Kolme kertaa parempi infrapunailmaisin

Sandia National Laboratoriesin nanoantennilla varustetut ilmaisimet koottu tasorakenteeseen infrapunalämpökameraa varten. Kultaiset nanoantennit ovat niin pieniä, etteivät ne ole näkyvissä.

Sandia National Laboratoriesin tutkijat ovat kehittäneet pieniä, kultaisia antenneja tehostamaan infrapunakameroita ja -antureita, jotka “näkevät” lämpöä, tuottamaan selkeämpiä kuvia infrapunasäteilystä kaikesta tähtistä ja galakseista ihmisiin, rakennuksiin ja turvallisuussovelluksiin.

Laboratory Directed Research and Development -projektissa, tutkijaryhmä kehitti nanoantenneja käyttävän ilmaisimen mikä voi parantaa infrapunalämpökameran signaalia jopa kolme kertaa ja parantaa kuvanlaatua vähentämällä pimeävirtaa, tärkeä osa kuvan kohinaa 10 - 100 -kertaisesti.

Infrapunakamerat ja -anturit ovat olleet olemassa 50 vuotta, mutta kameran linssin tai anturin optisen järjestelmän takana istuvan ilmaisimen perinteinen muotoilu näyttää saavuttavan suorituskykynsä rajan , toteaa nanoantenniprojektin johtaja David Peters.

Infrapuna-ilmaisimen herkkyys ja kuvanlaatu riippuvat yleensä paksusta detektorimateriaalikerroksesta, joka absorboi saapuvan lämmön ja muuttaa sen sähköiseksi signaaliksi, joka voidaan kerätä ja muuntaa kuvaksi.

Ilmaisinkerroksen paksuus määrää, kuinka paljon lämpöä kamera voi absorboida ja lukea, mutta kerroksen paksuuden myötä myös pimeävirran osuus kasvaa.

Tutkimusryhmän kehittämän uuden ilmaisin suunnitelma purkaa paksuihin kerroksiin luottamisen ja käyttää sen sijaan alle aallonpituuden nanoantennia, kuvioitua kultaisen neliön tai ristin muotoista ryhmää valon keskittämiseen ohuempaan kerrokseen detektorimateriaalia.

Tämä ratkaisu käyttää vain murto-osan mikronin paksuista ilmaisinmateriaalia, kun taas perinteisten lämpöinfrapunailmaisimien paksuus on 5-10 mikronia.

Nanoantennilla parannettu suunnitelma auttaa ilmaisimia näyttämään yli 50% kohteen infrapunasäteilystä vähentäen samalla myös pimeävirran aiheuttamaa kuvan vääristymää, kun taas nykyinen tekniikka näkee vain noin 25% infrapunasäteilystä. Se mahdollistaa myös uusien ilmaisinkonseptien keksimisen, jotka eivät ole mahdollisia olemassa olevan tekniikan avulla.

"Esimerkiksi nanoantenneilla on mahdollista laajentaa dramaattisesti kuvan hankkiman informaation määrää hallitsemalla spektrivastetta erinomaisesti pikselitasolla", Peters toteaa Sandian tiedotteessa.

Ryhmä tekee nanoantennilla varustetut ilmaisimet muuttamalla hiukan tavallista infrapunailmaisimen valmistusmenetelmää. Tätä konseptia voidaan soveltaa erityyppisiin ilmaisintyyppeihin, joten nykyisillä valmistajilla on mahdollisuus integroida tämä uusi tekniikka olemassa oleviin ilmaisimiinsa."

Aiheesta aiemmin:

Sotilaita kiinnostavia anturitekniikoita

Infrapuna-anturi hiilinanoputkista