Новое устройство, позволяющее распознавать источник ИК излучения
Тепловая инфракрасная (ИК) энергия излучается от всех вещей, которые имеют температуру выше абсолютного нуля. Глаза человека, в первую очередь, чувствительные к видимому свету с более короткой длиной волны, не могут обнаружить или различить тепловое ИК излучение, обладающее более длинными волнами,которое исходит как от живых существ, так и от неодушевленных предметов. Механическое обнаружение ИК излучения стало возможно, с тех пор как Самуэл Пирпонт Лэнгли (Samuel Pierpont Langley) изобрел болометр в 1880 году. Однако устройства, которые также могут распознавать и идентифицировать источник ИК излучения после его обнаружения, разработать было намного сложнее.
В недавно опубликованной статье в научном журнале Review of Scientific Instruments, исследователи из двух китайских университетов описали новое устройство, которое успешно выполняет оба задания с чрезвычайно высокой чувствительностью, разделяя ИК излучение, испускаемое объектом по частям с длинными волнами для обнаружения и по частям со средними волнами, которые могут быть спектрально проанализированы для точной идентификации.
Обычные системы дистанционного наблюдения совместно используют один датчик для обработки изображений и спектральной обработки данных. Новый же инструмент, разработанный китайскими исследователями, имеет отдельные датчики для каждой задачи и использует двоичный светоделитель для разделения ИК сигнала на две составляющие: длинноволновые (LWIR) и средневолновые (MWIR) ИК пучки.
«Луч LWIR поступает на датчик изображений, а MWIR на датчик, определяющий спектр, - сказал Тяньсюй Чжан (Tianxu Zhang), автор статьи, физик из Хуачжунского университета науки и технологий. - Это позволяет одновременно получить высокое пространственное разрешение, частоту кадров и разрешение спектра, что приводит к более высокой чувствительности для измерения ИК-спектра, чем у современных устройств, сочетающих в себе изображение ИК луча и спектральный анализ».
Исследователи увеличили возможности их устройства, установив его на двумерную вращающуюся платформу. «Определив местонахождение интересующей нас цели, особенно движущейся, платформа позволяет нам держать объект в поле зрения и измерять ИК, - сказал Чжан. - Это дает нам возможность определить ИК спектральную кривую, излучаемую объектом, очень точно, а также лучше использовать данные, чтобы отличать его от другого излучающего ИК источника».
В ходе эксперимента исследователи использовали систему дистанционно управляемых средств наблюдения на двойной основе для наблюдения за спектральными кривыми солнца и самолетов во время полета на расстоянии до 6 км. «Мы узнали, что спектральные кривые воздушных транспортных средств отличаются при измерении с разных сторон, - сказал Чжан. - Таким образом, чем больше данных собрано о нескольких кривых, излучаемых объектом, тем характерней различия ИК сигнатур».
Исследователи говорят, что они планируют использовать свою систему дистанционно управляемых средств наблюдения, чтобы создать базу данных об этих сигнатурах. «Мы хотим добавить в набор данных столько спектров от стольких объектов, сколько возможно, тем самым повышая точность и надежность, при помощи которых мы можем идентифицировать объекты», - сказал Чжан.
По материалам Phys. Org.
Анастасия Полянская nauka21vek.ru