Инфракрасное излучение
В повседневной жизни мы часто встречаемся с электромагнитным световым излучением в различных формах, например: видимый световой спектр, ультрафиолетовый спектр, радиоволны и рентгеновское излучение, которые различаются друг от друга только длиной волны. Инфракрасное излучение как сектор электромагнитного спектра занимает положение между волнами видимого диапазона и радиоволнами.
Все физические тела постоянно излучают инфракрасные волны. При нагревании тела излучение становится более интенсивным и смещается в диапазон более коротких волн. (Чем больше температура тела, тем интенсивнее оно излучает более короткие волны инфракрасного диапазона). При умеренных температурах (выше 250 С) интенсивность излучения достигает уровня, определяемого как тепловое излучение. При температурах выше 800 °C интенсивность излучения доходит до такого уровня, который достаточен для преодоления границы видимого диапазона в области красного излучения.
Инфракрасное излучение можно разделить на пять групп в зависимости от длины волны:
| Аббревиатура | Длина волны | Характеристика |
|---|---|---|
| Ближний инфракрасный диапазон (NIR) | 0.75-1.4 мкм | Ближний ИК, ограниченный видимым светом и прозрачностью воды, ухудшающейся при 1.45 мкм. В этом диапазоне работают инфракрасные светодиоды, лазеры для систем оптической связи, телевизионные камеры и приборы ночного видения на основе электронно-оптического преобразователя (ЭОП). |
| Коротковолновый инфракрасный диапазон (SWIR) | 1.4-3 мкм | В этом диапазоне достигаются более высокие уровни природных контрастов. Типичными сенсорами, используемыми при обычной съемке в SWIR диапазоне, являются сенсоры на основе арсенида индия-галлия (InGaAs), способные захватывать область от 550nm и вплоть до 2.5μm. |
| Средневолновый инфракрасный диапазон (MWIR) | 3-8 мкм | В этом диапазоне начинают излучать тела, нагретые до нескольких сотен градусов Цельсия. В этом диапазоне чувствительны тепловые головки самонаведения систем ПВО и тепловизоры. |
| Длинноволновый инфракрасный диапазон (LWIR) | 8-15 мкм | В этом диапазоне начинают излучать тела с температурами около нуля градусов Цельсия. В этом диапазоне чувствительны тепловизоры для приборов ночного видения. |
| Дальний инфракрасный диапазон (FIR) | 15-1000 мкм | Источниками излучения в этом диапазоне являются лазеры дальнего ИК диапазона. |
SWIR-диапазон
В отличие от излучения среднего ИК и длинного ИК диапазонов, которые исходят от самих объектов, SWIR излучение близко к видимому диапазону в том, что фотоны либо отражаются, либо поглощаются объектами, и это свойство обеспечивает широкий динамический диапазон, необходимый для изображений с высоким разрешением. Например, атмосферное звездное свечение и ночное сияние являются естественными источниками света SWIR диапазона и великолепной подсветкой объектов при ночной уличной съемке. Для достижения наилучших результатов работы в этом диапазоне важно использовать оптику, имеющую специальное просветляющее покрытие и предназначенную для съемки в SWIR диапазоне. Использование объективов, предназначенных для волн видимого спектра, приводит к получению снимков низкого разрешения с более высокой оптической аберрацией. Одним из главных преимуществ SWIR зрения, которое не реализуется никаким другим прибором, является способность «видеть» сквозь стекло. Это значит, что с SWIR камерами возможно использование обычных, бюджетных объективов практически для всех применений, кроме самых требовательных. В большинстве случаев нет необходимости оснащать SWIR камеры специальной дорогой оптикой или стойкими к внешним воздействиям корпусами, что делает их пригодными к широкому использованию в различных отраслях. Так же данная характеристика позволяет монтировать коротковолновые ИК камеры внутри защитных окон, делая работы по размещению видеосистемы на желаемой платформе чрезвычайно простыми. Так как волны SWIR проходят сквозь стекло, объективы и другие оптические компоненты (оптические фильтры и окна), предназначаемые для SWIR съемки, могут изготавливаться по тем же технологиям, которые используются для компонентов видимого диапазона, что снижает издержки производства и делает возможным использование фильтров и окон в рамках одной системы.
Область применения приборов SWIR многообразна: металлургия, стекольная промышленность (термоскопия нагретых веществ), оборонная промышленность (ночное видение и обнаружение целей в сложных климатических условиях), медицина, наука и биология (лазероскопия), пищевая промышленность (определение влажности), полиграфия (проверка банкнот), проверка произведений искусства, тестирование солнечных батарей и проводников и т.д. Приборы SWIR применяются там, где использование приборов видимого излучения осложнено или невозможно. Водяной пар, туман и такие вещества, как силикон, прозрачны для SWIR волн. Кроме того, цвета, которые являются практически идентичными в видимом диапазоне, легко различаются в диапазоне SWIR.
Как итог, можно подчеркнуть основные преимущества SWIR оборудования:
- Высокая чувствительность;
- Высокое разрешение;
- Способность формировать изображение при свете ночного свечения или сиянии ночного неба;
- Возможность круглосуточного применения;
- Возможность скрытой подсветки;
- Cпособность видеть скрытые лазерные сигналы и маячки;
- Отсутствие требований для глубокого охлаждения;
- Возможность использовать серийные бюджетные объективы видимого диапазона;
- Компактность;
- Низкое энергопотребление.
Подобрать объективы SWIR диапазона для систем машинного зрения и промышленной автоматизации.
Подобрать длиннофокусные объективы SWIR диапазона для систем видеонаблюдения.