Widzenie w podczerwieni - Infrared vision

Widzenie w podczerwieni to zdolność systemów biologicznych lub sztucznych do wykrywania promieniowania podczerwonego . Terminy termowizja i termowizja są również powszechnie używane w tym kontekście, ponieważ emisje podczerwieni z ciała są bezpośrednio związane z ich temperaturą: cieplejsze obiekty emitują więcej energii w widmie podczerwieni niż chłodniejsze.

Ciało ludzkie, a także wiele ruchomych lub statycznych obiektów o znaczeniu wojskowym lub cywilnym, jest zwykle cieplejsze niż otaczające środowisko. Ponieważ cieplejsze obiekty emitują więcej energii podczerwonej niż zimniejsze, stosunkowo łatwo je zidentyfikować za pomocą detektora podczerwieni , zarówno w dzień, jak iw nocy. Stąd termin noktowizor jest również używany (czasami niewłaściwie używany ) w miejsce „widzenia w podczerwieni”, ponieważ jednym z pierwotnych celów przy opracowywaniu tego rodzaju systemów było lokalizowanie wrogich celów w nocy. Jednak noktowizor dotyczy zdolności widzenia w ciemności, choć niekoniecznie w zakresie podczerwieni . W rzeczywistości sprzęt noktowizyjny może być wytwarzany przy użyciu jednej z dwóch technologii: wzmacniaczy światła lub widzenia w podczerwieni. Pierwsza technologia wykorzystuje fotokatodę do konwersji światła (w zakresie widzialnym lub bliskiej podczerwieni widma elektromagnetycznego) na elektrony, wzmacniania sygnału i przekształcania go z powrotem w fotony. Z drugiej strony, widzenie w podczerwieni wykorzystuje detektor podczerwieni działający na średnich lub długich falach (niewidocznych dla ludzkiego oka) do przechwytywania ciepła emitowanego przez obiekt.

Widmo w podczerwieni

Pasma podczerwieni w widmie elektromagnetycznym.

Na rysunku przedstawiono całe widmo elektromagnetyczne podkreślające część podczerwoną znajdującą się pomiędzy falami widzialnymi i radiowymi. Widmo IR można podzielić na 5 obszarów, chociaż ta definicja jest nieco arbitralna i różni się w zależności od autora. Przedstawiony tutaj podział opiera się na połączeniu okien przepuszczalności atmosfery, tj. zakresów długości fal, w których promieniowanie podczerwone jest lepiej przepuszczane przez atmosferę, materiałów stosowanych do budowy czujników podczerwieni oraz głównych zastosowań. W ten sposób pasmo bliskiej podczerwieni (NIR) jest najczęściej wykorzystywane w światłowodowych systemach telekomunikacyjnych, ponieważ krzemionka (SiO 2 ) zapewnia medium o niskim tłumieniu dla podczerwieni, podczas gdy pasmo podczerwieni krótkofalowej (SWIR) pozwala na pracę na długich falach. telekomunikacja na odległość (zdalne wykrywanie) przy użyciu kombinacji materiałów detektorów. Pasma podczerwieni o średniej długości fali (MWIR) i podczerwieni o długiej długości fali (LWIR) znajdują zastosowanie w termografii w podczerwieni do zastosowań wojskowych lub cywilnych, np. do identyfikacji sygnatur celów, nadzoru, oceny nieniszczącej itp. Stosowane jest pasmo podczerwieni o bardzo długiej długości fali (VLWIR) w spektroskopii i astronomii.

Pasma widmowe w podczerwieni.

Pasmo MWIR jest preferowane podczas inspekcji obiektów o wysokiej temperaturze, a pasmo LWIR podczas pracy z obiektami o temperaturze bliskiej pokojowej. Innymi ważnymi kryteriami wyboru pasma są: odległość działania, praca wewnątrz-na zewnątrz, temperatura i emisyjność obiektów zainteresowania. Na przykład długie fale (LWIR) są preferowane do pracy na zewnątrz, ponieważ są mniej podatne na promieniowanie słoneczne. Kamery LWIR są zazwyczaj systemami niechłodzonymi, wykorzystującymi mikrobolometry z matrycą płaszczyzny ogniskowej, powszechnie stosowane w przemysłowych zastosowaniach IR, chociaż istnieją również chłodzone kamery LWIR wykorzystujące detektory rtęciowo-kadmowo-tellurowe (MCT). Wręcz przeciwnie, większość kamer MWIR wymaga chłodzenia przy użyciu ciekłego azotu lub chłodnicy z obiegiem Stirlinga. Chłodzenie do około -196 °C (77 K) zapewnia doskonałą rozdzielczość termiczną, ale może ograniczyć zakres zastosowań do kontrolowanych środowisk.

Aplikacje

Widzenie w podczerwieni jest szeroko wykorzystywane przez wojsko do widzenia nocnego , nawigacji , nadzoru i celowania . Przez lata rozwijała się powoli ze względu na wysoki koszt sprzętu i niską jakość dostępnych obrazów. Jednak od czasu opracowania pierwszych komercyjnych kamer termowizyjnych w drugiej połowie lat 60. dostępność nowych generacji kamer termowizyjnych w połączeniu z rosnącą mocą komputerów zapewnia ekscytujące nowe zastosowania cywilne (i wojskowe), by wymienić tylko kilka: budynki i infrastruktura, dzieła sztuki, komponenty i procesy lotnicze, konserwacja, wykrywanie i charakterystyka defektów, egzekwowanie prawa, nadzór i usługi publiczne, termowizor medyczny i weterynaryjny. Technika elektroniczna, która wykorzystuje widzenie w podczerwieni do „widzenia” energii cieplnej, monitorowania temperatur i wzorców termicznych, nazywana jest termografią w podczerwieni.

14 lutego 2013 r. naukowcy opracowali implant neuronowy, który daje szczurom zdolność wyczuwania światła podczerwonego, które po raz pierwszy zapewnia żywym istotom nowe zdolności, zamiast po prostu zastępować lub zwiększać istniejące zdolności.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki