Language
Country/Area
No result found
هل تعلم كيف تلتقط مصفوفات المستوى البؤري للأشعة تحت الحمراء ضوء المجرات البعيدة في الفضاء؟
في علم الفلك الحديث، تعد مصفوفات المستوى البؤري للأشعة تحت الحمراء (FPA) تقنية رئيسية تسمح لنا بالتقاط الضوء الخافت الصادر عن المجرات البعيدة. تتكون هذه المصفوفات من آلاف البكسلات الحساسة للضوء المثبتة على المستوى البؤري للعدسة، وهي مصممة خصيصًا لاكتشاف الضوء من أعماق الكون. وفي الوقت نفسه، لا يؤثر التصميم واختيار المواد لهذه البكسلات على جودة التصوير فحسب، بل إنه أمر بالغ الأهمية أيضًا للقدرة على التقاط الأجرام السماوية.
كجهاز تصوير، يحتاج مصفوفة المستوى البؤري (FPA) أولاً إلى اكتشاف الفوتونات ذات الطول الموجي المحدد بدقة، ثم توليد شحنات بناءً على عدد الفوتونات المكتشفة بواسطة كل بكسل.
مقارنة بمصفوفات المسح، تتمثل ميزة FPA في قدرتها على التقاط مجال الرؤية المطلوب مباشرة دون إجراء مسح، مما يجعلها تتألق في عمليات الرصد الفلكية والتطبيقات العسكرية. تتطلب مجموعة المسح مرآة دوارة أو متأرجحة لتقديم صورة مستمرة، في حين أن FPA يشبه فيلم الكاميرا ويمكنه التقاط صور ثنائية الأبعاد في وقت واحد. واليوم، أصبحت مصفوفات المستوى البؤري بالأشعة تحت الحمراء الحديثة قادرة على تقديم ما يصل إلى 2048 × 2048 بكسل، مما يزيد من حجمها والقدرة على تحمل تكاليفها للتطبيقات غير العسكرية الشائعة مثل فحص التصنيع والتصوير الطبي.
تكمن صعوبة إنتاج مصفوفات FPA عالية الجودة والدقة في المواد المستخدمة. على عكس أجهزة تصوير الضوء المرئي، يجب أن تكون أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء مصنوعة من مواد أخرى أكثر غرابة، مثل تلوريد الزئبق والكادميوم (HgCdTe)، وأنتيمون الإنديوم (InSb)، وما إلى ذلك.
تجعل خصوصية هذه المواد من الصعب الحصول على بلورات مفردة كبيرة بما يكفي أثناء عملية الإنتاج، مما يؤثر بشكل أكبر على دقة التصوير. وهذا يعني أيضًا أن تكلفة تصنيع مصفوفات المستوى البؤري للأشعة تحت الحمراء أعلى بكثير من تكلفة أجهزة تصوير الضوء المرئي. والأهم من ذلك، أن تقنيات الأشعة تحت الحمراء غالبًا ما تحتوي على عدم تجانس في الإشارات الملتقطة، وقد يكون لكل بكسل استجابة كهربائية مختلفة لنفس العدد من الفوتونات، مما يجعل الصورة يجب أن تمر بسلسلة من التصحيحات والمعالجة قبل أن تصبح قابلة للاستخدام.
يعني عدم التماثل هذا أن الصور الملتقطة بواسطة FPA ليست عملية بدون معالجة. لا يمكن استخدام هذه الصور إلا بعد معالجة التصحيح الخاصة.
تُستخدم مصفوفات المستوى البؤري للأشعة تحت الحمراء في نطاق واسع من التطبيقات، بما في ذلك صواريخ الطيران وأنظمة الصواريخ وحتى استكشاف الفضاء السحيق. على سبيل المثال، يتضمن تطوير تقنية التصوير ثلاثي الأبعاد LIDAR أيضًا استخدام FPA، والذي يمكنه التقاط عمق الأهداف وشكلها بدقة. بالإضافة إلى ذلك، أدت التحسينات التكنولوجية المستمرة إلى تقليل التداخل بين وحدات البكسل داخل المصفوفة، مما يساعد على تحسين جودة الصورة ودقتها.
قد تركز بعض الأبحاث الحالية على تقليل مشكلة التداخل بين وحدات البكسل المتجاورة من خلال تصميم الركيزة المحسن.
وبهذه الطريقة، سيتم تحسين جودة الصور الملتقطة بواسطة FPA بشكل أكبر، مما يوفر لعلماء الفلك بيانات أكثر دقة لاستكشاف أسرار الكون. وخاصة عند مراقبة المجرات البعيدة والخافتة، فإن دقة وكفاءة هذه التقنية تسمح لنا بإلقاء نظرة على عجائب الكون.
مع استمرار تقدم تقنية مصفوفة المستوى البؤري للأشعة تحت الحمراء وإجراء الشركات المصنعة لأبحاث متعمقة حول المواد والهياكل، سنكون قادرين على التقاط المزيد من التفاصيل عن الكون بدقة أعلى وبتكاليف أقل في المستقبل. ولا تدعم هذه التطورات البحث العلمي فحسب، بل تمكن أيضا هذه التقنيات المتطورة من الدخول تدريجيا إلى الحياة اليومية، وبالتالي تغيير فهمنا للعالم. لا يسعنا إلا أن نتساءل، كيف ستساعدنا هذه التقنيات في كشف المزيد من أسرار الكون في المستقبل؟
