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¿Sabías cómo los conjuntos de plano focal infrarrojo capturan la luz de galaxias distantes en el espacio?
En la astronomía moderna, los conjuntos de plano focal infrarrojo (FPA) son una tecnología clave que nos permite capturar la tenue luz de galaxias distantes. Estos conjuntos constan de miles de píxeles sensibles a la luz montados en el plano focal de la lente y están diseñados específicamente para detectar luz procedente de las profundidades del universo. Al mismo tiempo, el diseño y la selección del material de estos píxeles no sólo afecta la calidad de las imágenes, sino que también es fundamental para la capacidad de capturar objetos celestes.
Como dispositivo de disparo, la matriz de plano focal (FPA) primero necesita detectar con precisión fotones de una longitud de onda específica y luego generar cargas basadas en la cantidad de fotones detectados por cada píxel.
En comparación con los conjuntos de escaneo, la ventaja de FPA es que puede capturar directamente el campo de visión requerido sin escanear, lo que lo hace brillar en observaciones astronómicas y aplicaciones militares. La matriz de escaneo requiere un espejo giratorio o oscilante para presentar una imagen continua, mientras que el FPA es como una película de cámara y puede capturar imágenes 2D a la vez. Hoy en día, los modernos conjuntos de plano focal infrarrojo son capaces de ofrecer hasta 2048 x 2048 píxeles, lo que aumenta su tamaño y asequibilidad para aplicaciones no militares comunes, como inspección de fabricación e imágenes médicas.
La dificultad para producir matrices FPA de alta calidad y resolución radica en los materiales utilizados. A diferencia de los captadores de imágenes de luz visible, los sensores infrarrojos deben fabricarse a partir de otros materiales más exóticos, como el telururo de mercurio y cadmio (HgCdTe), el antimonio indio (InSb), etc.
La particularidad de estos materiales dificulta la obtención de monocristales suficientemente grandes durante el proceso de producción, lo que afecta aún más la precisión de la imagen. Esto también significa que el costo de fabricación de las matrices de plano focal infrarrojo es mucho mayor que el de los generadores de imágenes de luz visible. Más importante aún, estas tecnologías infrarrojas suelen tener faltas de homogeneidad en las señales capturadas. Cada píxel puede tener una respuesta eléctrica diferente ante el mismo número de fotones, lo que hace que la imagen deba pasar por una serie de correcciones y procesamiento antes de que pueda ser utilizable.
Esta falta de uniformidad significa que las imágenes capturadas por FPA no son prácticas sin procesamiento. Estas imágenes sólo se pueden utilizar después de un procesamiento de corrección especial.
Los conjuntos de plano focal infrarrojo se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluidos cohetes de aviación, sistemas de misiles e incluso exploración del espacio profundo. Por ejemplo, el desarrollo de la tecnología de imágenes LIDAR 3D también incluye el uso de FPA, que puede capturar con precisión la profundidad y la forma de los objetivos. Además, las continuas mejoras tecnológicas han reducido la diafonía entre los píxeles dentro de la matriz, lo que ayuda a mejorar la calidad y precisión de la imagen.
Algunas investigaciones actuales pueden centrarse en reducir el problema de la diafonía entre píxeles adyacentes mediante un mejor diseño del sustrato.
De esta manera, la calidad de las imágenes capturadas por FPA mejorará aún más, proporcionando a los astrónomos datos más precisos para explorar los misterios del universo. Especialmente al observar galaxias distantes y débiles, la precisión y eficiencia de esta tecnología nos permiten vislumbrar las maravillas del universo.
A medida que la tecnología de matriz de plano focal infrarrojo continúe avanzando y los fabricantes realicen investigaciones en profundidad sobre materiales y estructuras, podremos capturar más detalles del universo con resoluciones más altas y a costos más bajos en el futuro. Estos avances no sólo respaldan la investigación científica, sino que también permiten que estas tecnologías de punta se incorporen gradualmente a la vida cotidiana, cambiando así nuestra comprensión del mundo. No podemos evitar preguntarnos: ¿cómo nos ayudarán estas tecnologías a descubrir más misterios del universo en el futuro?
