Оптикаи инфрасурх чист?

1) Муқаддима ба оптикаи инфрасурх

Оптикаи инфрасурх барои ҷамъоварӣ, фокус ё ҳамоҳангсозии нур дар диапазони дарозии мавҷ аз 760 то 14,000 нм истифода мешавад. Ин қисми радиатсияи IR боз ба чаҳор диапазони гуногуни спектрӣ тақсим мешавад:

Наздик диапазони инфрасурх (NIR)	700 – 900 нм
Диапазони инфрасурхи мавҷи кӯтоҳ (SWIR)	900 – 2300 нм
Диапазони инфрасурхи миёнамавҷ (MWIR)	3000 – 5000 нм
Диапазони инфрасурхи мавҷи дароз (LWIR)	8000 – 14000 нм

2) Инфрасурхи мавҷи кӯтоҳ (SWIR)

Барномаҳои SWIR диапазони аз 900 то 2300 нмро фаро мегиранд. Баръакси нури MWIR ва LWIR, ки аз худи объект бароварда мешавад, SWIR ба нури намоён шабоҳат дорад, ки фотонҳо аз ҷониби объект инъикос ё ҷаббида мешаванд ва ҳамин тавр контрасти заруриро барои тасвири баландсифат таъмин мекунад. Сарчашмаҳои нури табиӣ, аз қабили нури ибтидоии муҳити атроф ва дурахши пасзамина (бо чароғҳои шаб) чунин эмитентҳои SWIR мебошанд ва равшании аълоро барои тасвири беруна дар шаб таъмин мекунанд.

Як қатор барномаҳое, ки бо истифодаи нури намоён мушкил ё ғайриимкон мебошанд, бо истифода аз SWIR имконпазиранд. Ҳангоми тасвир дар SWIR, буғи об, дуди оташ, туман ва баъзе маводҳо ба монанди кремний шаффофанд. Илова бар ин, рангҳое, ки дар намуди намоён қариб якхелаанд, метавонанд бо истифода аз SWIR ба осонӣ фарқ кунанд.

Imaging SWIR барои мақсадҳои гуногун истифода мешавад, аз қабили санҷиши тахтаи электронӣ ва ҳуҷайраҳои офтобӣ, санҷиш, муайян ва ҷудокунӣ, назорат, зидди қалбакӣ, назорати сифати раванд ва ғайра.

3) Инфрасурхи миёнамавҷ (MWIR)

Системаҳои MWIR дар диапазони 3 то 5 микрон кор мекунанд. Ҳангоми интихоби системаҳои MWIR ва LWIR, бояд якчанд омилҳоро ба назар гирифт. Аввалан, бояд ҷузъҳои атмосфераи маҳаллӣ ба монанди намӣ ва туман ба назар гирифта шаванд. Системаҳои MWIR нисбат ба системаҳои LWIR ба намӣ камтар таъсир мерасонанд, аз ин рӯ онҳо барои барномаҳо ба монанди назорати соҳилӣ, назорати ҳаракати киштӣ ё ҳифзи бандар бартарӣ доранд.

MWIR дар аксари иқлимҳо нисбат ба LWIR интиқоли бештари атмосфера дорад. Аз ин рӯ, MWIR одатан барои барномаҳои назорати хеле дурпарвоз, ки аз масофаи 10 км аз объект зиёданд, афзалтар аст.

Ғайр аз он, MWIR инчунин як варианти беҳтар аст, агар шумо хоҳед, ки объектҳои ҳарорати баландро ба монанди мошинҳо, ҳавопаймоҳо ё мушакҳоро ошкор кунед. Дар тасвири дар поён овардашуда дидан мумкин аст, ки партовҳои гарми гарм дар MWIR нисбат ба LWIR ба таври назаррас бештар намоёнанд.

4) Инфрасурхи мавҷи дароз (LWIR)

Системаҳои LWIR дар диапазони 8 то 14 микрон кор мекунанд. Онҳо барои барномаҳое, ки объектҳои ҳарорати хонагӣ наздиканд, бартарӣ доранд. Камераҳои LWIR аз офтоб камтар таъсир мекунанд ва аз ин рӯ барои кори берунӣ беҳтар аст. Онҳо маъмулан системаҳои хунукнашаванда мебошанд, ки микроболометрҳои Array Focal Plane Array-ро истифода мебаранд, гарчанде ки камераҳои хунукшудаи LWIR низ мавҷуданд ва онҳо детекторҳои Меркурий Кадмий Теллюрий (MCT) -ро истифода мебаранд. Баръакс, аксарияти камераҳои MWIR хунуккуниро талаб мекунанд, ки аз нитрогени моеъ ё сардкунандаи давраи Стирлинг истифода мебаранд.

Системаҳои LWIR шумораи зиёди барномаҳоро пайдо мекунанд, аз қабили санҷиши бино ва инфрасохтор, ошкор кардани камбудиҳо, ошкоркунии газ ва ғайра. Камераҳои LWIR дар давраи пандемияи COVID-19 нақши муҳим бозиданд, зеро онҳо имкон медиҳанд, ки ҳарорати бадан зуд ва дақиқ чен карда шаванд.

5) Дастури интихоби субстратҳои IR

Маводҳои IR дорои хосиятҳои хосе мебошанд, ки ба онҳо имкон медиҳанд, ки дар спектри инфрасурх хуб кор кунанд. IR Fused Silica, Germanium, Silicon, Sapphire ва Zinc Sulfide/Selenide, ҳар кадоми онҳо барои барномаҳои инфрасурх ҷиҳатҳои қавӣ доранд.

Селениди руҳ (ZnSe)

Селениди руҳ як пайвастагии сабук-зард аст, ки аз руҳ ва селен иборат аст. Он тавассути синтези буғи руҳ ва гази H2 Se ба вуҷуд омада, ҳамчун варақҳо дар субстрати графитӣ ташаккул меёбад. Он бо суръати пасти азхудкунии худ маълум аст ва барои истифодаи аъло барои лазерҳои CO2 имкон медиҳад.

Диапазони оптималии интиқол	Барномаҳои идеалӣ
0,6 - 16мкм	Лазерҳои CO2 ва термометрия ва спектроскопия, линзаҳо, тирезаҳо ва системаҳои FLIR

Германия (Ге)

Германий намуди дуди хокистарии торик бо шохиси шикастани 4,024 бо дисперсияи пасти оптикӣ дорад. Он дорои зичии назаррас бо сахтии Knoop (кг/мм2): 780.00, ки ба он имкон медиҳад, ки барои оптикаи саҳроӣ дар шароити душвор хуб кор кунад.

Диапазони оптималии интиқол	Барномаҳои идеалӣ
2 - 16мкм	LWIR - MWIR Тасвирҳои гармидиҳӣ (вақте ки AR пӯшонида мешавад), ҳолатҳои оптикии ноҳамвор

Силикон (S)

Силикон намуди кабуд-хокистарӣ дорад, ки дорои қобилияти баланди гармӣ мебошад, ки онро барои оинаҳои лазерӣ ва вафли кремний барои саноати нимноқилҳо беҳтарин мекунад. Он дорои нишондиҳандаи шикастани 3,42 мебошад. Компонентҳои кремний дар дастгоҳҳои электронӣ аз он сабаб истифода мешаванд, ки ҷараёнҳои электрикии он метавонанд тавассути ноқилҳои кремний нисбат ба дигар ноқилҳо зудтар гузаранд, он нисбат ба Ge ё ZnSe зичтар аст. Сарпӯши AR барои аксари барномаҳо тавсия дода мешавад.

Диапазони оптималии интиқол	Барномаҳои идеалӣ
1,2 - 8мкм	MWIR, тасвири NIR, спектроскопияи IR, системаҳои муайянкунии MWIR

сулфиди руҳ (ZnS)

Сулфиди руҳ интихоби аъло барои сенсорҳои инфрасурх аст, ки онро дар IR ва спектри намоён хуб интиқол медиҳад. Ин маъмулан интихоби камхарҷ нисбат ба дигар маводҳои IR мебошад.

Диапазони оптималии интиқол	Барномаҳои идеалӣ
0,6 - 18мкм	LWIR - MWIR, сенсорҳои намоён ва миёнамавҷ ё дарозмавҷи инфрасурх

Интихоби субстрат ва рӯйпӯши зидди инъикос аз он вобаста аст, ки кадом дарозии мавҷ интиқоли аввалиндараҷаро дар барномаи шумо талаб мекунад. Масалан, агар шумо нури IR-ро дар диапазони MWIR интиқол диҳед, германий метавонад интихоби хуб бошад. Барои барномаҳои NIR, сапфир метавонад беҳтарин бошад.

Мушаххасоти дигаре, ки шумо метавонед ҳангоми интихоби оптикаи инфрасурх ба назар гиред, хосиятҳои гармидиҳӣ ва шохиси шикастанро дар бар мегиранд. Хусусиятҳои гармии субстрат миқдори он чӣ гуна ба гармӣ вокуниш нишон медиҳанд. Аксар вақт, унсурҳои оптикии инфрасурх ба ҳарорати хеле гуногун дучор мешаванд. Баъзе замимаҳои IR низ миқдори зиёди гармиро тавлид мекунанд. Барои муайян кардани он, ки оё субстрати IR барои барномаи шумо мувофиқ аст, шумо мехоҳед градиенти индекс ва коэффисиенти васеъшавии гармиро (CTE) тафтиш кунед. Агар субстрати додашуда дорои градиенти баланди шохиси баланд бошад, он метавонад ҳангоми истифода дар муҳити аз ҷиҳати гармӣ ноустувор иҷрои оптикии пастсифат дошта бошад. Агар он CTE-и баланд дошта бошад, он метавонад бо суръати баланд бо тағирёбии бузурги ҳарорат васеъ ё коҳиш ёбад. Маводҳое, ки аксар вақт дар оптикаи инфрасурх истифода мешаванд, аз рӯи индекси шикастан фарқ мекунанд. Масалан, германия дорои индекси шикастани 4.0003 аст, дар муқоиса бо 1.413 барои MgF. Мавҷудияти субстратҳо бо ин доираи васеи шохиси шикаста дар тарҳрезии система чандирии иловагӣ медиҳад. Парокандашавии маводи IR тағирёбии шохиси дарозии мавҷро нисбат ба дарозии мавҷ, инчунин аберратсияи хроматикӣ ё ҷудошавии дарозии мавҷ чен мекунад. Дисперсия, баръакс, бо рақами Аббе, ки ҳамчун таносуби шохиси шикастан дар дарозии мавҷи d минус 1 нисбат ба фарқи байни шохиси шикастан дар хатҳои f ва c муайян карда мешавад, миқдорӣ карда мешавад. Агар субстрат рақами Аббе аз 55 зиёд бошад, он камтар пароканда аст ва мо онро маводи тоҷ меномем. Субстратҳои дисперсивии бештар бо рақамҳои Аббе аз 55 камтар маводи флинт номида мешаванд.

Барномаҳои оптикии инфрасурх

Оптикаи инфрасурх дар бисёр соҳаҳо аз лазерҳои пуриқтидори CO2, ки дар 10,6 мкм кор мекунанд, то камераҳои тасвири гармидиҳии шабона (бандҳои MWIR ва LWIR) ва тасвири IR барномаҳо доранд. Онҳо инчунин дар спектроскопия муҳиманд, зеро гузаришҳо барои муайян кардани бисёр газҳои микроэлементҳо дар минтақаи миёнаи инфрасурх мебошанд. Мо оптикаи хатти лазерӣ ва инчунин ҷузъҳои инфрасурхро истеҳсол мекунем, ки дар доираи дарозии мавҷ хуб кор мекунанд ва дастаи ботаҷрибаи мо метавонад дастгирии пурраи тарҳрезӣ ва машваратро таъмин кунад.

Paralight Optics як қатор усулҳои пешрафтаи коркардро аз қабили Single Point Diamond Turning ва polishing CNC барои истеҳсоли линзаҳои оптикии дақиқ аз кремний, германия ва руҳ сулфид истифода мебарад, ки барномаҳоро дар камераҳои MWIR ва LWIR пайдо мекунанд. Мо метавонем ба дақиқии камтар аз 0,5 ҳошияи PV ва ноҳамворӣ дар доираи камтар аз 10 нм ноил шавем.