סיקור מקיף

ראיית לילה מושלמת? מבנה חדש של סְרִיג-עָל מאפשר דימות תת-אדום (IR) משופר

אומרים כי טכנולוגיה שכזו הינה בעלת אפשרויות יישום רבות ומגוונות באיתור פעילות טרור, בדומה לראיית-לילה, זיהוי מטרות ועקיבת טילים

אינפרה אדום. מתוך ויקיפדיה
אינפרה אדום. מתוך ויקיפדיה

מדענים במרכז להתקנים קוונטיים בביה"ס להנדסה ע"ש מק'ורמיק (McCormick) באוניברסיטת נורת'ווסטרן הדגימו לראשונה הדמיה תת-אדומה ברמה גבוהה, המבוססת על סריג-על מסוג II, הקיים באורך-גל הארוך פי 20 מהאור הנראה.

מדעני המרכז, בראשותם של החוקרים Manijeh Razeghi ו- Walter P. Murphy, פרופסורים להנדסת חשמל ומדעי המחשב, אומרים כי טכנולוגיה שכזו הינה בעלת אפשרויות יישום רבות ומגוונות באיתור פעילות טרור, בדומה לראיית-לילה, זיהוי מטרות ועקיבת טילים.

כל עצם, כולל הגוף האנושי, בעל טמפרטורה הקרובה לטמפרטורת החדר, פולט באופן פעיל אורך-גל ארוך (כעשרה מיקרונים) של קרינה תת-אדומה (LWIR). מעקב אחר קרינה זו באמצעות הדמיה תת-אדומה במהירות גבוהה תוכל לסייע בגילוי פרופילים חומניים של מטרות או עצמים בלילה כאשר אין כל מקור אחר של אור נראה. הדמיה זו בעלת יישום אפשרי גם ברפואה כאשר איתור של נקודות חמות או קרות מאוד בתוך הגוף יוכל להצביע על דלקות, שטפי-דם פנימיים ואף אזורים פתולוגיים, כגון רקמות סרטניות. ביישום שיטה זו, הרכיבים העיקריים הינם פוטו-גלאים (photodetectors) המבוססים על החומר המשולב כספית-קדמיום-טלוריד mercury cadmium telluride, HgCdTe, MCT)) ופוטו-מוליכים מסוג בורות קוונטום (quantum well photoconductors, QWIP). שני מרכיבים אלו הינם בעלי מגבלות שהאיצו את המחקר לטכנולוגיות חלופיות. סריגי-על מסוג II של אינדיום-ארסניד/גאליום-אנטימוניד (InAs/GaSb), שהוצעו לראשונה ע"י חתן פרס הנובל Leo Esaki בשנת 1973, הפכו ליישום אפשרי בהדמיית תת-אדום בשנת 1987.

הדמיה כוללת מסוג זה, ברמה גבוהה, הפכה לאפשרית רק בשנות התשעים, כאשר שיטות גידול אפיטקסיאלים (epitaxial) להכנת מוליכים-לחצה, כגון אפיטקסיית אלומה מולקולארית (molecular beam epitaxy), הפכו למתקדמות מספיק. "סריג-העל מסוג II יהפוך לדור הבא של חומרים להדמיה תת-אדומה ויחליף את שיטת ה- MCT," אומר החוקר." "לשיטה הקודמת יש מגבלות רבות, בעיקר בטווח הארוך יותר של אורכי-הגל התת-אדומים, תחום החיוני לעקיבת טילים."

קבוצת המחקר פיתחה לאחרונה סריג-על חדש, הקרוי מבנה מסוג M, אשר הביא את היעילות של סריגי-על מהקבוצה II לרמה חדשה לחלוטין. מבנה חדש זה מסוגל לאתר עוצמת הארה קטנה ביותר תוך שמירה על יעילות אופטית גבוהה ולהפיק רמת רעש אלקטרונית הקטנה פי עשרה מהמבנים המקוריים. מערך מישורי מוקדי מסוג LWIR ובעל רזולוציה של 320×256 פיקסלים שהוכן בעזרת חומר חדש זה הצליח להבדיל בין אזורי טמפרטורות שונות שהפער ביניהן הוא כ- 0.02 מעלות צלסיוס בלבד. המתקן הצליח לאתר כ- 74 אחוזים מכמות הפוטונים, רמה הדומה לשיטות הדמיה מתקדמות אחרות.

להודעה של החוקרים

5 תגובות

  1. קיימות כבר שנים רבות מצלמות IR שמבוססות על חיישנים שקולטים קרינה אינפרה אדומה שנפלטת מגופים חמים (בני אדם לדוגמה, כלי רכב וכו') ומציגות ברורה תמונה על מסך שמראה את הנוף על פי רמת פליטת החום של כל גוף ומבנה – והן אינן מבוססות כלל על הגברת אור כוכבים.

    אז שוב אני שואל – מה בדיוק החידוש כאן ?

  2. התהליך הוא ש פוטו-גלאים קולטים את קרינה תת-אדומה שנפלטת מגופים שנימצאים בסביבה והופכת אותם לתמונה שמומרת בהמשך לתמונה על מסך באור ניראה (העוצמות השונות של הקרינה התת אדומה מומרים לצבעים שונים באור הניראה על מסך הLCDׂ )

  3. שראיית לילה היא הגברה מלאכותית של האור הנראה, כמו הירח, הכוכבים ומקורות אור רחוקים.
    כל הרעיון בראיית לילה הוא שמשתמשים בחיישנים אור שחור לבן (בתחום כל האור הנראה; בלי פילטרים ירוקים, אדומים או כחולים) שהם הרבה יותר רגישים מהקולטנים הצבעוניים שלנו בעין

  4. לאיזה טמפרטורת עבודה יש להוריד את סריג -M בשביל שיעבוד ביעילות
    כך שרמת רעש האלקטרונים תהיה זניחה.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן