Çfarë është optika infra të kuqe?

1) Hyrje në optikën infra të kuqe

Optika me rreze infra të kuqe përdoret për të mbledhur, përqendruar ose kolimuar dritën në intervalin e gjatësisë së valës midis 760 dhe 14,000 nm.Kjo pjesë e rrezatimit IR ndahet më tej në katër vargje të ndryshme spektrale:

Gama e afërt me rreze infra të kuqe (NIR)	700 – 900 nm
Gama infra të kuqe me valë të shkurtra (SWIR)	900 – 2300 nm
Gama infra të kuqe e valës së mesme (MWIR)	3000 – 5000 nm
Gama infra të kuqe me valë të gjata (LWIR)	8000 – 14000 nm

2) Infra të kuqe me valë të shkurtër (SWIR)

Aplikimet SWIR mbulojnë diapazonin nga 900 në 2300 nm.Ndryshe nga drita MWIR dhe LWIR që emetohet nga vetë objekti, SWIR i ngjan dritës së dukshme në kuptimin që fotonet reflektohen ose absorbohen nga një objekt, duke siguruar kështu kontrastin e nevojshëm për imazhe me rezolucion të lartë.Burimet natyrore të dritës si drita e fillimit të ambientit dhe shkëlqimi i sfondit (aka nata) janë emetues të tillë të SWIR dhe ofrojnë ndriçim të shkëlqyeshëm për imazhe të jashtme gjatë natës.

Një numër aplikacionesh që janë problematike ose të pamundura për t'u kryer duke përdorur dritën e dukshme janë të realizueshme duke përdorur SWIR.Kur fotografoni në SWIR, avujt e ujit, tymi i zjarrit, mjegulla dhe disa materiale të tilla si silikoni janë transparente.Për më tepër, ngjyrat që duken pothuajse identike në të dukshme mund të diferencohen lehtësisht duke përdorur SWIR.

Imazhi SWIR përdoret për qëllime të shumta si p.sh. inspektimi i bordit elektronik dhe i qelizave diellore, inspektimi i prodhimit, identifikimi dhe klasifikimi, mbikëqyrja, kundër falsifikimit, kontrolli i cilësisë së procesit dhe më shumë.

3) Infrakuqe me valë të mesme (MWIR)

Sistemet MWIR funksionojnë në intervalin 3 deri në 5 mikron.Kur vendoset midis sistemeve MWIR dhe LWIR, duhet të merren parasysh disa faktorë.Së pari, duhet të merren parasysh përbërësit lokalë atmosferikë si lagështia dhe mjegulla.Sistemet MWIR ndikohen më pak nga lagështia sesa sistemet LWIR, kështu që ato janë superiore për aplikime të tilla si mbikëqyrja bregdetare, mbikëqyrja e trafikut të anijeve ose mbrojtja e portit.

MWIR ka transmetim më të madh atmosferik se LWIR në shumicën e klimave.Prandaj, MWIR është përgjithësisht i preferueshëm për aplikime të vëzhgimit me rreze shumë të gjatë që tejkalojnë distancën 10 km nga objekti.

Për më tepër, MWIR është gjithashtu një opsion më i mirë nëse doni të zbuloni objekte me temperaturë të lartë si automjete, aeroplanë ose raketa.Në imazhin më poshtë mund të shihet se shtëllungat e nxehta të shkarkimit janë dukshëm më të dukshme në MWIR sesa në LWIR.

4) Infra të kuqe me valë të gjata (LWIR)

Sistemet LWIR funksionojnë në intervalin 8 deri në 14 mikron.Preferohen për aplikime me objekte afër temperaturës së dhomës.Kamerat LWIR ndikohen më pak nga dielli dhe për këtë arsye janë më të mira për funksionimin në natyrë.Ato janë zakonisht sisteme të paftohura që përdorin mikrobolometra të vargut të planit fokal, megjithëse kamerat LWIR të ftohta ekzistojnë gjithashtu dhe ato përdorin detektorë Mercury Cadmium Tellurium (MCT).Në të kundërt, shumica e kamerave MWIR kërkojnë ftohje, duke përdorur ose azot të lëngshëm ose një ftohës të ciklit Stirling.

Sistemet LWIR gjejnë një numër të gjerë aplikimesh si inspektimi i ndërtesës dhe infrastrukturës, zbulimi i defekteve, zbulimi i gazit dhe më shumë.Kamerat LWIR kanë luajtur një rol të rëndësishëm gjatë pandemisë COVID-19 pasi ato lejojnë matje të shpejtë dhe të saktë të temperaturës së trupit.

5) Udhëzues për përzgjedhjen e nënshtresave IR

Materialet IR kanë veti të dallueshme që i lejojnë ata të performojnë mirë në spektrin infra të kuq.Silicë e shkrirë IR, gjermanium, silikon, safir dhe sulfur/selenid zinku, secila ka pika të forta për aplikimet infra të kuqe.

Selenidi i zinkut (ZnSe)

Selenidi i zinkut është një përbërës i ngurtë në ngjyrë të verdhë të çelur që përmban zink dhe selen.Ai krijohet nga sinteza e avullit të zinkut dhe gazit H2 Se, duke u formuar si fletë në një nënshtresë grafiti.Është i njohur për shkallën e tij të ulët të përthithjes dhe që lejon përdorime të shkëlqyera për lazerët CO2.

Gama optimale e transmisionit	Aplikime ideale
0,6 - 16μm	Lazer CO2 dhe termometri dhe spektroskopi, lente, dritare dhe sisteme FLIR

Germanium (Ge)

Germanium ka një pamje të tymosur gri të errët me një indeks thyerjeje prej 4.024 me shpërndarje të ulët optike.Ka një densitet të konsiderueshëm me një Fortësi Knoop (kg/mm2): 780,00 duke e lejuar atë të funksionojë mirë për optikën në terren në kushte të vështira.

Gama optimale e transmisionit	Aplikime ideale
2 - 16 μm	LWIR - MWIR Imazhe termike (kur është e veshur me AR), situata optike të ashpra

Silikoni (S)

Siliconi ka pamje blu-gri me një kapacitet të lartë termik që e bën atë ideal për pasqyra lazer dhe vafera silikoni për industrinë e gjysmëpërçuesve.Ka një indeks refraktiv prej 3.42.Komponentët e silikonit përdoren në pajisjet elektronike sepse rrymat e tij elektrike mund të kalojnë përmes përçuesve të silikonit shumë më shpejt në krahasim me përçuesit e tjerë, është më pak i dendur se Ge ose ZnSe.Veshja AR rekomandohet për shumicën e aplikacioneve.

Gama optimale e transmisionit	Aplikime ideale
1,2 - 8μm	MWIR, imazhe NIR, spektroskopi IR, sistemet e zbulimit MWIR

Sulfidi i zinkut (ZnS)

Sulfidi i zinkut është një zgjedhje e shkëlqyer për sensorët infra të kuqe që transmeton mirë në spektrin IR dhe të dukshëm.Zakonisht është një zgjedhje me kosto efektive mbi materialet e tjera IR.

Gama optimale e transmisionit	Aplikime ideale
0.6 - 18μm	LWIR - MWIR, sensorë infra të kuqe të dukshme dhe të valës së mesme ose të gjatë

Zgjedhja juaj e nënshtresës dhe veshjes kundër reflektimit do të varet nga ajo se cila gjatësi vale kërkon transmetimin kryesor në aplikimin tuaj.Për shembull, nëse jeni duke transmetuar dritë IR në intervalin MWIR, germaniumi mund të jetë një zgjedhje e mirë.Për aplikimet NIR, safiri mund të jetë ideal.

Specifikime të tjera që mund të dëshironi të merrni parasysh në zgjedhjen tuaj të optikës infra të kuqe përfshijnë vetitë termike dhe indeksin e thyerjes.Vetitë termike të një substrati përcaktojnë sasinë se si reagon ndaj nxehtësisë.Shpesh, elementët optikë infra të kuqe do të ekspozohen ndaj temperaturave shumë të ndryshme.Disa aplikacione IR prodhojnë gjithashtu një sasi të madhe nxehtësie.Për të përcaktuar nëse një substrat IR është i përshtatshëm për aplikimin tuaj, do të dëshironi të kontrolloni gradientin e indeksit dhe koeficientin e zgjerimit termik (CTE).Nëse një substrat i caktuar ka një gradient të lartë të indeksit, ai mund të ketë performancë optike jo optimale kur përdoret në një mjedis termikisht të paqëndrueshëm.Nëse ka një CTE të lartë, mund të zgjerohet ose tkurret me një ritëm të lartë duke pasur parasysh një ndryshim të madh në temperaturë.Materialet që përdoren më shpesh në optikën infra të kuqe ndryshojnë shumë në indeksin e përthyerjes.Germanium, për shembull, ka një indeks të thyerjes prej 4.0003, krahasuar me 1.413 për MgF.Disponueshmëria e nënshtresave me këtë gamë të gjerë të indeksit të thyerjes jep fleksibilitet të shtuar në dizajnimin e sistemit.Dispersioni i një materiali IR mat ndryshimin në indeksin e gjatësisë së valës në lidhje me gjatësinë e valës, si dhe devijimin kromatik, ose ndarjen e gjatësisë së valës.Dispersioni kuantifikohet, anasjelltas, me numrin Abbe, i cili përcaktohet si raport i indeksit të thyerjes në gjatësinë e valës d minus 1, mbi diferencën midis indeksit të thyerjes në vijat f dhe c.Nëse një substrat ka një numër Abbe më të madh se 55, ai është më pak disperziv dhe ne e quajmë atë një material kurorë.Substrate më dispersive me numër Abbe më të ulët se 55 quhen materiale stralli.

Aplikacionet e optikës infra të kuqe

Optika me rreze infra të kuqe ka aplikime në shumë fusha, nga lazerët me fuqi të lartë CO2, të cilët punojnë në 10,6 μm, tek kamerat e imazhit termik të shikimit të natës (bandat MWIR dhe LWIR) dhe imazhet IR.Ato janë gjithashtu të rëndësishme në spektroskopi, pasi kalimet e përdorura në identifikimin e shumë gazrave gjurmë janë në rajonin e mesëm infra të kuqe.Ne prodhojmë optikë të linjës lazer, si dhe komponentë infra të kuqe që performojnë mirë në një gamë të gjerë gjatësi vale, dhe ekipi ynë me përvojë mund të ofrojë mbështetje dhe konsultim të plotë të projektimit.

Paralight Optics po përdor një sërë teknikash të avancuara të përpunimit të tilla si Single Point Diamond Turning dhe CNC lustrim për të prodhuar lente optike me precizion të lartë nga silici, gjermaniumi dhe sulfidi i zinkut që gjejnë aplikime në kamerat MWIR dhe LWIR.Ne jemi në gjendje të arrijmë saktësi më pak se 0,5 skaje PV dhe vrazhdësi në rangun prej më pak se 10 nm.