تحليل اختيار نطاقات الأشعة تحت الحمراء
تحليل اختيار نطاقات الأشعة تحت الحمراء
كانت تكنولوجيا التصوير بالأشعة تحت الحمراء بأطوال موجية تتراوح من 3 إلى 5 ميكرومتر ومن 8 إلى 12 ميكرومتر دائمًا محور تطوير تكنولوجيا التصوير بالأشعة تحت الحمراء. أي من هذين النطاقين يتفوق في الكشف بعيد المدى؟ تختلف الاستنتاجات بسبب اختلاف الافتراضات ومناسبات التطبيق والبيانات المختارة. لقد كانت هذه القضية قيد المناقشة منذ السبعينيات، مما يدل على أهميتها. يستجيب الكاشف الحساس لنظام التصوير بالأشعة تحت الحمراء للقوة الإشعاعية للهدف والخلفية. ولذلك، على وجه التحديد، يتم تحقيق التصوير بالأشعة تحت الحمراء باستخدام الفرق في الخروج الإشعاعي بين الهدف والخلفية. ويسمى هذا الاختلاف في الإشعاع بالتباين الإشعاعي، وهو لا يعادل الفرق في درجة حرارة الإشعاع. بالنسبة لنفس الفرق في درجة الحرارة، يختلف التباين الإشعاعي من نطاق إلى آخر. لذلك، يمكن تحقيق الحد الأقصى للتباين الإشعاعي لخلفية الهدف عن طريق اختيار نطاق تمرير طيفي مناسب.
مقارنة عملية بين نطاقين من الأشعة تحت الحمراء
تحتوي الأهداف ذات درجات الحرارة المرتفعة نسبيًا على إشعاع قوي في النطاق 3-5 ميكرومتر. بالنسبة للكشف عن المطاردة الجانبية أو الذيلية، فإن نطاق 3-5 ميكرومتر من إشعاع لهب الذيل من الفوهة يمثل أكثر من 60% من إجمالي الطاقة. في هذا الوقت، يكون إشعاع الجلد صغيرًا نسبيًا، وهو مناسب لاكتشاف الأهداف الجوية. في المناطق الحارة والرطبة أو المناطق ذات الرطوبة الجوية العالية، يكون النطاق 3-5 ميكرومتر أفضل من النطاق 8-12 ميكرومتر. النطاق 8-12 ميكرومتر مناسب للعمل في درجات الحرارة المنخفضة والظروف المناخية الجافة. وبالنظر إلى خصائص الهدف المكتشف، فمن الأفضل استخدام نطاق 3-5 ميكرومتر للكشف عن الصواريخ الأسرع من الصوت؛ فمن الأفضل استخدام النطاق 8-12 ميكرومتر للكشف عن الصواريخ دون سرعة الصوت.
بالنسبة لأنظمة الأشعة تحت الحمراء، في ظل حالة تقييد الحيود البصري وزاوية الدقة نفسها، تكون الفتحة الضوئية في النطاق 3-5 ميكرومتر أصغر بمقدار النصف من تلك الموجودة في النطاق 8-12 ميكرومتر. تُحدث البصريات الأكثر قابلية للحمل فرقًا كبيرًا في تقليل حجم ووزن نظام الأشعة تحت الحمراء. علاوة على ذلك، بعد مقارنة تكلفة وسعر أجهزة الكشف والأنظمة البصرية من نفس المقياس في النطاقين، يمكن العثور على أن سعر النطاق 3-5 ميكرومتر أقل من سعر النطاق 8-12 ميكرومتر.
يعد الاختيار الصحيح لنطاق التمرير الطيفي أمرًا ضروريًا للاستفادة الكاملة من أداء نظام التصوير بالأشعة تحت الحمراء وتحسين الحساسية. وبطبيعة الحال، عندما نحتاج إلى اختيار النطاق، يجب علينا أيضًا أن نأخذ في الاعتبار عوامل مثل نافذة الإرسال الجوي، وكائن الكشف، وبيئة العمل. هذه العوامل هي المبادئ التوجيهية الرئيسية لتصميم نظام الأشعة تحت الحمراء. من الجدير بالملاحظة أن النطاق 3-5 ميكرومتر والنطاق 8-12 ميكرومتر لهما مزايا وعيوب. لذلك، على المدى الطويل، هناك اتجاه تطويري لاستخدام الكشف ثنائي النطاق وحتى الكشف عن الأشعة تحت الحمراء على الموجات القصيرة.
بالنسبة للأهداف التي يبلغ ارتفاعها حوالي 300 كلفن (مثل المروحيات والطائرات والصواريخ المباشرة)، يتركز إشعاع الجلد بشكل أساسي في نطاق 8-12 ميكرومتر. لأن الطول الموجي الأقصى للإشعاع عند 300K هو 10μm، والنطاق 8-12μm واسع بما فيه الكفاية. وهذا هو أحد الأسباب الرئيسية التي تجعل نوعًا معينًا من نظام الأشعة تحت الحمراء يختار النطاق 8-12 ميكرومتر عند استخدام نطاق واحد.
