Language
Country/Area
No result found
Знаете ли вы, как инфракрасная фокальная решетка может улавливать свет далеких галактик в космосе?
В современной астрономии инфракрасные матрицы в фокальной плоскости (FPA) являются ключевой технологией, позволяющей улавливать слабый свет далеких галактик. Эти матрицы состоят из тысяч светочувствительных пикселей, установленных в фокальной плоскости линзы, и специально разработаны для обнаружения света из глубин Вселенной. В то же время конструкция и выбор материала этих пикселей не только влияют на качество изображения, но и имеют решающее значение для возможности захвата небесных объектов.
Как снимающее устройство, матрица в фокальной плоскости (FPA) сначала должна точно обнаруживать фотоны определенной длины волны, а затем генерировать заряды на основе количества фотонов, обнаруженных каждым пикселем.
По сравнению со сканирующими массивами преимущество FPA заключается в том, что он может напрямую захватывать необходимое поле зрения без сканирования, что делает его незаменимым в астрономических наблюдениях и военных приложениях. Массив сканирования требует вращающегося или качающегося зеркала для создания непрерывного изображения, в то время как FPA похож на пленку камеры и может одновременно захватывать 2D-изображения. Сегодня современные инфракрасные матрицы в фокальной плоскости способны отображать разрешение до 2048 x 2048 пикселей, что увеличивает их размер и делает их доступными для обычных невоенных приложений, таких как производственный контроль и медицинская визуализация.
Сложность производства высококачественных матриц FPA высокого разрешения заключается в используемых материалах. В отличие от тепловизоров видимого света, инфракрасные датчики должны быть изготовлены из других, более экзотических материалов, таких как теллурид ртути, кадмия (HgCdTe), индий-сурьма (InSb) и т. д.
Особенность этих материалов затрудняет получение достаточно крупных монокристаллов в процессе производства, что еще больше влияет на точность визуализации. Это также означает, что стоимость производства инфракрасных матриц в фокальной плоскости намного выше, чем стоимость производства изображений в видимом свете. Что еще более важно, эти инфракрасные технологии часто имеют неоднородность захваченных сигналов. Каждый пиксель может иметь различную электрическую реакцию на одно и то же количество фотонов, из-за чего изображение должно пройти серию коррекций и обработки, прежде чем оно станет пригодным для использования.
Эта неравномерность означает, что изображения, полученные с помощью FPA, непрактичны без обработки. Эти изображения можно использовать только после специальной корректирующей обработки.
Инфракрасные матрицы в фокальной плоскости используются в широком спектре применений, включая авиационные ракеты, ракетные системы и даже исследование дальнего космоса. Например, разработка технологии 3D-лидарной визуализации также включает использование FPA, который может точно фиксировать глубину и форму целей. Кроме того, постоянные технологические усовершенствования позволили снизить перекрестные помехи между пикселями внутри массива, что помогает улучшить качество и точность изображения.
Некоторые текущие исследования могут быть направлены на уменьшение проблемы перекрестных помех между соседними пикселями за счет улучшения конструкции подложки.
Таким образом, качество изображений, полученных с помощью FPA, будет улучшено, предоставляя астрономам более точные данные для исследования тайн Вселенной. Точность и эффективность этой технологии позволяют нам увидеть чудеса Вселенной, особенно при наблюдении далеких и слабых галактик.
Поскольку технология инфракрасных матриц в фокальной плоскости продолжает развиваться, а производители проводят углубленные исследования материалов и структур, в будущем мы сможем захватывать больше деталей Вселенной с более высоким разрешением и с меньшими затратами. Эти достижения не только поддерживают научные исследования, но и позволяют этим передовым технологиям постепенно войти в повседневную жизнь, тем самым меняя наше понимание мира. Мы не можем не задаться вопросом: как эти технологии помогут нам раскрыть еще больше загадок Вселенной в будущем?
