Optics ya Infrared ni nini?

1) Utangulizi wa Optics ya Infrared

Optics ya Infrared hutumika kukusanya, kulenga au kugongana mwanga katika safu ya urefu wa mawimbi kati ya 760 na 14,000 nm. Sehemu hii ya mionzi ya IR imegawanywa zaidi katika safu nne tofauti za spectral:

Karibu na safu ya infrared (NIR)	700 - 900 nm
Masafa ya Infrared ya Mawimbi Mafupi (SWIR)	900 - 2300 nm
Masafa ya Infrared ya Mawimbi ya Kati (MWIR)	3000 - 5000 nm
Masafa ya Infrared ya Wimbi refu (LWIR)	8000 - 14000 nm

2) Infrared ya Mawimbi Mafupi (SWIR)

Utumizi wa SWIR hufunika masafa kutoka 900 hadi 2300 nm. Tofauti na mwanga wa MWIR na LWIR ambao hutolewa kutoka kwa kitu chenyewe, SWIR inafanana na mwanga unaoonekana kwa maana ya kwamba fotoni huakisiwa au kufyonzwa na kitu, hivyo kutoa utofauti unaohitajika kwa ajili ya kupiga picha ya mwonekano wa juu. Vyanzo vya mwanga asilia kama vile mwangaza wa mwanzo na mng'ao wa mandharinyuma (unaojulikana pia kama mwanga wa usiku) ni vitoa sauti vya SWIR na hutoa mwangaza bora kwa picha za nje wakati wa usiku.

Idadi ya programu ambazo zina matatizo au haziwezekani kutekeleza kwa kutumia mwanga unaoonekana zinaweza upembuzi yakinifu kwa kutumia SWIR. Wakati wa kupiga picha katika SWIR, mvuke wa maji, moshi wa moto, ukungu na nyenzo fulani kama vile silikoni ni wazi. Zaidi ya hayo, rangi zinazokaribia kufanana katika zinazoonekana zinaweza kutofautishwa kwa urahisi kwa kutumia SWIR.

Upigaji picha wa SWIR hutumiwa kwa madhumuni mbalimbali kama vile ukaguzi wa bodi za kielektroniki na miale ya jua, ukaguzi wa mazao, kutambua na kupanga, uchunguzi, kupambana na bidhaa ghushi, udhibiti wa ubora wa kuchakata na zaidi.

3) Infrared ya Mid-Wave (MWIR)

Mifumo ya MWIR hufanya kazi katika safu ya mikroni 3 hadi 5. Wakati wa kuamua kati ya mifumo ya MWIR na LWIR, mtu anapaswa kuzingatia mambo kadhaa. Kwanza, viambajengo vya angahewa kama vile unyevunyevu na ukungu vinapaswa kuzingatiwa. Mifumo ya MWIR haiathiriwi sana na unyevu kuliko mifumo ya LWIR, kwa hivyo ni bora kwa matumizi kama vile ufuatiliaji wa pwani, ufuatiliaji wa trafiki wa meli au ulinzi wa bandari.

MWIR ina maambukizi makubwa ya anga kuliko LWIR katika hali ya hewa nyingi. Kwa hivyo, MWIR kwa ujumla inapendekezwa kwa maombi ya ufuatiliaji wa masafa marefu unaozidi umbali wa kilomita 10 kutoka kwa kifaa.

Zaidi ya hayo, MWIR pia ni chaguo bora ikiwa unataka kugundua vitu vya halijoto ya juu kama vile magari, ndege au makombora. Katika picha hapa chini mtu anaweza kuona kwamba mabomba ya kutolea nje ya moto yanaonekana zaidi kwenye MWIR kuliko katika LWIR.

4) Infrared ya Wimbi refu (LWIR)

Mifumo ya LWIR hufanya kazi katika safu ya mikroni 8 hadi 14. Wanapendekezwa kwa programu zilizo na vitu vya karibu vya joto la kawaida. Kamera za LWIR haziathiriwi sana na jua na kwa hivyo ni bora kwa operesheni ya nje. Kwa kawaida ni mifumo ambayo haijapozwa inayotumia maikrobolomita za Focal Plane Array, ingawa kamera za LWIR zilizopozwa zipo pia na hutumia vigunduzi vya Mercury Cadmium Tellurium (MCT). Kinyume chake, kamera nyingi za MWIR zinahitaji kupoezwa, kwa kutumia nitrojeni kioevu au kibaridi cha Stirling cycle.

Mifumo ya LWIR hupata idadi kubwa ya matumizi kama vile ukaguzi wa jengo na miundombinu, kugundua kasoro, kugundua gesi na zaidi. Kamera za LWIR zimekuwa na jukumu muhimu wakati wa janga la COVID-19 kwani huruhusu kipimo cha haraka na sahihi cha joto la mwili.

5) Mwongozo wa Uteuzi wa Substrates za IR

Nyenzo za IR zina sifa tofauti zinazowawezesha kufanya vizuri katika wigo wa infrared. IR Fused Silica, Germanium, Silicon, Sapphire, na Zinki Sulfide/Selenide, kila moja ina uwezo wa kutumia infrared.

Zinki Selenide (ZnSe)

Zinki selenide ni kiwanja cha manjano nyepesi, kigumu kinachojumuisha zinki na selenium. Imeundwa na usanisi wa mvuke wa Zinki na gesi ya H2 Se, na kutengeneza kama karatasi kwenye substrate ya grafiti. Inajulikana kwa kiwango cha chini cha kunyonya na ambayo inaruhusu matumizi bora ya leza za CO2.

Safu Bora ya Usambazaji	Maombi Bora
0.6 - 16μm	Laser za CO2 na thermometry na spectroscopy, lenzi, madirisha, na mifumo ya FLIR

Ujerumani (Ge)

Germanium ina mwonekano wa kijivu giza wa moshi na fahirisi ya refractive ya 4.024 na mtawanyiko wa chini wa macho. Ina msongamano mkubwa na Ugumu wa Knoop (kg/mm2): 780.00 kuiruhusu kufanya vyema kwa macho ya uga katika hali ngumu.

Safu Bora ya Usambazaji	Maombi Bora
2 - 16μm	Upigaji picha wa LWIR - MWIR (wakati AR imepakwa), hali ngumu za macho

Silikoni (S)

Silicon ina mwonekano wa bluu-kijivu na uwezo wa juu wa mafuta ambayo inafanya kuwa bora kwa vioo vya leza na kaki za silicon kwa tasnia ya semiconductor. Ina faharisi ya refractive ya 3.42. Vipengele vya silicon hutumiwa katika vifaa vya elektroniki ni kwa sababu mikondo yake ya umeme inaweza kupita kupitia kondakta za silikoni haraka sana ikilinganishwa na makondakta wengine, ni mnene kidogo kuliko Ge au ZnSe. Mipako ya AR inapendekezwa kwa programu nyingi.

Safu Bora ya Usambazaji	Maombi Bora
1.2 - 8μm	MWIR, picha za NIR, spectroscopy ya IR, mifumo ya kugundua MWIR

Zinki Sulfidi (ZnS)

Zinc Sulfide ni chaguo bora kwa vihisi vya infrared ambavyo hupitisha vyema katika IR na wigo unaoonekana. Kwa kawaida ni chaguo la gharama nafuu zaidi ya vifaa vingine vya IR.

Safu Bora ya Usambazaji	Maombi Bora
0.6 - 18μm	LWIR - MWIR, inayoonekana na ya kati ya wimbi au sensorer ya muda mrefu ya infrared

Chaguo lako la mipako ya substrate na ya kuzuia kuakisi itategemea urefu wa mawimbi unaohitaji upitishaji mkuu katika programu yako. Kwa mfano, ikiwa unasambaza mwanga wa IR katika safu ya MWIR, germanium inaweza kuwa chaguo nzuri. Kwa programu za NIR, yakuti inaweza kuwa bora.

Vipimo vingine ambavyo unaweza kutaka kuzingatia katika chaguo lako la optics ya infrared ni pamoja na sifa za joto na faharisi ya kinzani. Sifa za joto za substrate hudhibitisha jinsi inavyoitikia joto. Mara nyingi, vipengele vya macho vya infrared vitaonekana kwa joto tofauti sana. Baadhi ya maombi ya IR pia hutoa kiasi kikubwa cha joto. Ili kubaini kama sehemu ndogo ya IR inafaa kwa programu yako, utataka kuangalia kipenyo cha daraja na mgawo wa upanuzi wa joto (CTE). Iwapo substrate fulani ina kipenyo cha juu cha kipenyo, inaweza kuwa na utendakazi wa hali ya juu zaidi inapotumiwa katika mpangilio wa hali tete ya joto. Ikiwa ina CTE ya juu, inaweza kupanua au mkataba kwa kiwango cha juu kutokana na mabadiliko makubwa ya joto. Nyenzo zinazotumiwa mara nyingi katika optics ya infrared hutofautiana sana katika index ya refraction. Ujerumani, kwa mfano, ina fahirisi ya kinzani ya 4.0003, ikilinganishwa na 1.413 ya MgF. Upatikanaji wa substrates zilizo na anuwai hii ya fahirisi ya kinzani kunaongeza unyumbufu katika muundo wa mfumo. Mtawanyiko wa nyenzo za IR hupima mabadiliko katika fahirisi ya urefu wa mawimbi kuhusiana na urefu wa mawimbi na vile vile mgawanyiko wa kromatiki, au mgawanyo wa urefu wa wimbi. Mtawanyiko umehesabiwa, kinyume chake, na nambari ya Abbe, ambayo inafafanuliwa kama uwiano wa fahirisi ya refractive kwenye urefu wa wimbi la d minus 1, juu ya tofauti kati ya fahirisi ya kinzani kwenye mistari f na c. Ikiwa substrate ina nambari ya Abbe ya zaidi ya 55, haina kutawanya na tunaiita nyenzo ya taji. Sehemu ndogo zaidi za kutawanya zilizo na nambari za Abbe za chini ya 55 huitwa nyenzo za jiwe.

Maombi ya Infrared Optics

Optics ya infrared ina matumizi katika nyanja nyingi, kutoka kwa leza zenye nguvu nyingi za CO2, ambazo hufanya kazi kwa 10.6 μm, hadi kamera za picha za joto zinazoona usiku (MWIR na LWIR bendi) na upigaji picha wa IR. Pia ni muhimu katika uchunguzi, kwani mabadiliko yanayotumiwa katika kutambua gesi nyingi za ufuatiliaji ziko katika eneo la kati la infrared. Tunatengeneza macho ya laini ya leza na vile vile vipengee vya infrared ambavyo hufanya kazi vizuri zaidi ya masafa mapana ya mawimbi, na timu yetu yenye uzoefu inaweza kutoa usaidizi kamili wa usanifu na mashauriano.

Paralight Optics inatumia mbinu mbalimbali za hali ya juu za usindikaji kama vile Kugeuza Almasi kwa Pointi Moja na ung'alisi wa CNC ili kutoa lenzi za macho zenye usahihi wa hali ya juu kutoka kwa Silicon, Germanium na Sulfide ya Zinc ambazo hupata matumizi katika kamera za MWIR na LWIR. Tunaweza kufikia usahihi wa chini ya pindo 0.5 za PV na ukali katika safu ya chini ya 10 nm.