ما هي كاميرا SWIR؟ دليل على تصوير الأشعة تحت الحمراء الموجة القصيرة

إذا كنت تعمل في مختبرات البصريات أو التفتيش الصناعي أو المراقبة البيئية، فمن المؤكد أنك سمعت مصطلح كاميرا SWIR بشكل متكرر. تفشل الكاميرات المرئية التقليدية في التقاط أهداف واضحة تحت الضباب أو الدخان أو بعض المواد المعتمة. تركز الكاميرات الحرارية ذات الموجات المتوسطة والطويلة فقط على الإشارات الحرارية وتفتقر إلى المعلومات السطحية التفصيلية. يملأ التصوير بالأشعة تحت الحمراء بالموجات القصيرة هذه الفجوة بشكل مثالي، وقد أصبح جهازًا بصريًا قياسيًا في العديد من الصناعات.

يغطي هذا الدليل المعرفة الأساسية لتصوير SWIR. سنقوم بتفصيل ميزاته الطيفية ومنطق العمل الداخلي ونوعين رئيسيين من الأجهزة وسيناريوهات التطبيق المستخدمة على نطاق واسع. يمكنك الحصول على الفهم الأساسي دون خلفية هندسية معقدة.

نطاق الطيف NIR، SWIR، MWIR وLWIR

SWIR لتقف علي الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة. يتراوح الطول الموجي القياسي للعمل من 900 نانومتر إلى 1700 نانومتر، والذي يقع بين الأشعة تحت الحمراء القريبة والموجة المتوسطة والأشعة تحت الحمراء الحرارية ذات الموجة الطويلة.

يغطي الضوء المرئي نطاقًا يتراوح من 400 إلى 700 نانومتر، وتقوم الجزيئات الصغيرة بتشتت موجات الضوء بقوة في هذا النطاق. بمجرد امتلاء الهواء بالضباب أو الدخان، ستصبح الصورة المرئية ضبابية وتفقد تفاصيل الهدف الصحيحة. تكتشف الأشعة تحت الحمراء ذات الموجات المتوسطة والطويلة الإشعاع الحراري الذي يزيد عن 3 ميكرومتر، والذي يعكس فقط اختلاف درجة الحرارة بدلاً من نسيج المادة.

يتمتع النطاق 900-1700 نانومتر من SWIR بتأثير تشتت ضعيف عند المرور عبر الضباب والدخان الرقيق، مما يسمح له باختراق هذه الظروف بشكل أكثر فعالية من الضوء المرئي، مع توفير أيضًا إمكانات التصوير التفصيلية التي تفتقر إليها أنظمة الكشف بالأشعة تحت الحمراء ذات الموجات المتوسطة والطويلة. تُظهر المواد المختلفة قيم انعكاس مميزة في هذا الطيف. هذه الميزة الأساسية تجعل كاميرات SWIR متميزة عن غيرها من أجهزة التصوير بالأشعة تحت الحمراء.

تعتمد معظم كاميرات SWIR الصناعية السائدة على مستشعرات الصور InGaAs باعتبارها المكون الأساسي لاستقبال الضوء. يمكن لمواد InGaAs أن تمتص بشكل فعال ضوء الأشعة تحت الحمراء ذو ​​الموجة القصيرة التي لا تستطيع العين البشرية رؤيتها.

يتبع تدفق عمل كاميرا SWIR منطقًا بسيطًا. يمر ضوء الأشعة تحت الحمراء المنعكس من الهدف عبر العدسة البصرية ويضرب مستشعر InGaAs. يقوم المستشعر بتحويل الإشارات الضوئية إلى إشارات كهربائية. بعد معالجة الإشارات الداخلية، يقوم النظام بإخراج صور رقمية مرئية للمراقبة والتحليل.

تختلف معدات SWIR عن الكاميرات الصناعية الشائعة، ولا تعتمد على الإضاءة القوية الإضافية في العديد من البيئات الطبيعية، مثل ضوء الشمس أثناء النهار أو التوهج الجوي ليلاً. يمكنه التقاط إشارات الانعكاس السلبي من الأشياء في ظروف الإضاءة الطبيعية. ومع ذلك، في البيئات المظلمة تمامًا، تكون الإضاءة الإضافية مطلوبة.

اليسار هو كاميرا SWIR غير المبردة - GS-SW171550-UC-G، واليمين هو كاميرا SWIR المبردة - GS-SW171550-C2a-G. يحتوي غلاف الكاميرا المبرد على فتحات تهوية.

أكبر معيار تصنيف لكاميرات SWIR هو تصميم التبريد الداخلي، الذي ينقسم إلى نماذج غير مبردة ونماذج مبردة.

لا تحتوي كاميرات SWIR غير المبردة على وحدة تبريد مدمجة. إنها تتميز بتصميم مدمج، واستهلاك منخفض للطاقة، ويمكن أن تعمل بشكل مستمر لفترات طويلة، مما يظهر استقرارًا ممتازًا في البيئات ذات درجة الحرارة الثابتة. هذه الكاميرات مناسبة لمعظم عمليات الفحص الصناعي العامة وبيئات المراقبة الخارجية التي لا تتطلب دقة عالية.

تشتمل كاميرات SWIR المبردة على تقنية تبريد أشباه الموصلات الكهروحرارية (TEC) لتقليل درجة الحرارة الداخلية للمستشعر. تعمل درجات الحرارة المنخفضة على تقليل ضوضاء التيار الداكن داخل المستشعر بشكل كبير، مما يؤدي إلى نتائج تصوير أكثر وضوحًا وحساسية. تعد هذه الأجهزة أكثر ملاءمة للاختبارات المعملية عالية الدقة ومهام القياس البصري طويلة التعرض.

بغض النظر عن النوع، تقوم الشركات المصنعة بتصميم مبيت وواجهات متطابقة للتكيف مع بيئات التثبيت المختلفة.

تتمتع كاميرات SWIR بإمكانية تطبيق مرنة ويمكن نشرها في العشرات من السيناريوهات الصناعية والبحثية.

أولاً، يعد فحص رؤية الآلة الصناعية هو اتجاه التطبيق الأكثر نضجًا. يمكن لـ SWIR اختراق مواد التغليف البلاستيكية والسيليكون والعضوية الرقيقة للعثور على الشقوق الداخلية والفقاعات والأنسجة غير المستوية غير المرئية للضوء المرئي. يعتمد فرز المواد على خطوط الإنتاج أيضًا على قدرة التعرف الطيفي الفريدة لـ SWIR.

يمكن استخدام كاميرا SWIR لفحص ترابط الرقاقة. المادة السوداء غير الشفافة هي فقاعة هواء أو شوائب.

ثانيًا، يستخدم تصنيع أشباه الموصلات تصوير SWIR على نطاق واسع. تكون رقائق السيليكون شفافة تحت نطاقات الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة. يمكن للمشغلين التحقق من العيوب السطحية الصغيرة والأضرار الداخلية للرقائق مباشرة من خلال معدات SWIR.

ثالثًا، يعد اختبار الليزر البصري سيناريو مهمًا آخر. يمكن لأجهزة استشعار SWIR التقاط بقع ليزر غير مرئية، ودعم محاذاة الليزر ومراقبة ملف تعريف الشعاع واختبار الاستقرار.

رابعًا، تعمل المراقبة الخارجية في جميع الأحوال الجوية على الاستفادة الكاملة من ميزة اختراق الدخان الخاصة بـ SWIR. في مراقبة حرائق الغابات الجبلية، يمكن لأجهزة SWIR تحديد النقاط الساخنة المشتعلة المخفية والمغطاة بالدخان الكثيف. كما أنه يعمل على المراقبة البيئية اليومية للوادي الضبابي.

إلى جانب المجالات المذكورة أعلاه، تعتمد العديد من المعامل البصرية بالجامعات كاميرات SWIR للتحليل الطيفي وأبحاث خصائص المواد.

باعتبارها شركة مصنعة محترفة تركز على المنتجات الإلكترونية الضوئية بالأشعة تحت الحمراء والليزر، تقوم Gatherstar بتطوير سلسلة كاملة من أجهزة التصوير SWIR التي تتوافق مع متطلبات التطبيقات المذكورة أعلاه.

توفر Gatherstar كاميرات SWIR غير المبردة والمبردة لتلبية متطلبات الدقة المختلفة. تتوفر أيضًا مجموعة كاملة من أدوات الاختبار الإلكترونية الضوئية الداعمة للتعاون مع كاميرات SWIR للمعايرة البصرية وأعمال الكشف الميداني.

تتبع جميع المنتجات معايير التصميم الصناعي المستقرة ويمكن أن تتكيف مع ظروف العمل المعقدة بما في ذلك الرطوبة العالية وتقلبات درجات الحرارة والتشغيل المستمر لفترة طويلة. يمكنك تصفح مجموعة المنتجات الكاملة على الموقع الرسمي لمعرفة المزيد من المعلومات الأساسية حول الأجهزة الإلكترونية البصرية.

إذا كنت تعمل في مجال الأبحاث البصرية أو التفتيش الصناعي أو تصنيع أشباه الموصلات أو المراقبة البيئية، وتحتاج إلى معلومات أساسية حول معدات التصوير SWIR، فيمكنك الوصول إلى فريقنا للاستفسارات.

واتساب: +86 15029089867

البريد الإلكتروني: sales@gatherstaroe.com

موقع إلكتروني:https://www.gatherstaroe.com/