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Você sabia como um conjunto de plano focal infravermelho pode capturar a luz de galáxias distantes no espaço?
Na astronomia moderna, as matrizes de plano focal infravermelho (FPA) são uma tecnologia chave que nos permite capturar a luz fraca de galáxias distantes. Essas matrizes consistem em milhares de pixels sensíveis à luz montados no plano focal da lente e são projetados especificamente para detectar luz das profundezas do universo. Ao mesmo tempo, o design e a seleção do material desses pixels não afetam apenas a qualidade da imagem, mas também são essenciais para a capacidade de capturar objetos celestes.
Como um dispositivo de disparo, a matriz de plano focal (FPA) precisa primeiro detectar com precisão fótons de um comprimento de onda específico e, em seguida, gerar cargas com base no número de fótons detectados por cada pixel.
Comparado com matrizes de varredura, a vantagem do FPA é que ele pode capturar diretamente o campo de visão necessário sem varredura, o que o faz brilhar em observações astronômicas e aplicações militares. A matriz de digitalização requer um espelho giratório ou oscilante para apresentar uma imagem contínua, enquanto o FPA é como um filme de câmera e pode capturar imagens 2D de uma só vez. Hoje, as modernas matrizes de plano focal infravermelho são capazes de fornecer até 2.048 x 2.048 pixels, aumentando seu tamanho e acessibilidade para aplicações não militares comuns, como inspeção de fabricação e imagens médicas.
A dificuldade em produzir matrizes FPA de alta qualidade e alta resolução reside nos materiais utilizados. Ao contrário dos geradores de imagens de luz visível, os sensores infravermelhos devem ser feitos de outros materiais mais exóticos, como telureto de mercúrio e cádmio (HgCdTe), antimônio de índio (InSb), etc.
A particularidade desses materiais dificulta a obtenção de monocristais grandes o suficiente durante o processo de produção, afetando ainda mais a precisão da imagem. Isso também significa que o custo de fabricação de matrizes de plano focal infravermelho é muito maior do que o dos geradores de imagens de luz visível. Mais importante ainda, essas tecnologias infravermelhas geralmente apresentam heterogeneidades nos sinais capturados. Cada pixel pode ter uma resposta elétrica diferente ao mesmo número de fótons, o que faz com que a imagem passe por uma série de correções e processamento antes de poder ser utilizada.
Essa não uniformidade significa que as imagens capturadas pela FPA não são práticas sem processamento. Estas imagens só podem ser utilizadas após processamento especial de correção.
Matrizes de plano focal infravermelho são usadas em uma ampla gama de aplicações, incluindo foguetes de aviação, sistemas de mísseis e até mesmo exploração do espaço profundo. Por exemplo, o desenvolvimento da tecnologia de imagem 3D LIDAR também inclui o uso de FPA, que pode capturar com precisão a profundidade e a forma dos alvos. Além disso, as melhorias tecnológicas contínuas reduziram a interferência entre os pixels da matriz, o que ajuda a melhorar a qualidade e a precisão da imagem.
Algumas pesquisas atuais podem se concentrar na redução do problema de diafonia entre pixels adjacentes por meio de um design de substrato aprimorado.
Desta forma, a qualidade das imagens captadas pela FPA será ainda melhorada, proporcionando aos astrónomos dados mais precisos para explorar os mistérios do universo. Especialmente na observação de galáxias distantes e ténues, a precisão e eficiência desta tecnologia permitem-nos vislumbrar as maravilhas do universo.
À medida que a tecnologia de matriz de plano focal infravermelho continua a avançar e os fabricantes realizam pesquisas aprofundadas sobre materiais e estruturas, seremos capazes de capturar mais detalhes do universo em resoluções mais altas e com custos mais baixos no futuro. Estes avanços não só apoiam a investigação científica, mas também permitem que estas tecnologias de ponta entrem gradualmente na vida quotidiana, mudando assim a nossa compreensão do mundo. Não podemos deixar de perguntar: como essas tecnologias nos ajudarão a desvendar mais mistérios do universo no futuro?
