تکامل فناوری دید در شب
از افزودن اجزاء تا استفاده از مواد جدید، فناوری دید در شب از زمان آغاز به کار در دهه 1930 به شدت رشد کرده است. در حالی که طول عمر و قابلیت اطمینان دستگاه های دید در شب به طور پیوسته بهبود یافته است، تحقیقات جدید روی حسگرهای مبتنی بر گرافن برای تشخیص مادون قرمز ممکن است یکی از عمیق ترین پیشرفت ها را ارائه دهد.
پیشرفت های بزرگ، فناوری های کوچکتر
هنگامی که اولین دستگاههای دید در شب نظامی در جنگ جهانی دوم معرفی شدند، این فناوری اگرچه ارزشمند بود، اما به دلیل حجیم بودن آن متوقف شد. این دستگاه ها همچنین نیاز به استفاده از یک نورافکن مادون قرمز بزرگ برای روشنایی داشتند که متأسفانه تشخیص این فناوری را برای نیروهای دشمن با استفاده از دستگاه های مشابه آسان می کرد. هدف – ایجاد حفاظت از نیروها و اجازه دادن به آنها برای حرکت در شب – قوی بود، اما دستگاه های اولیه فاقد ظرافت و قابلیت حمل و نقل لازم بودند.
به امروز فلش کنید، و خواهید دید که تحقیقات جدیدی در مورد دید در شب در حال انجام است – تحقیقاتی که به طور بالقوه می تواند منجر به توسعه لنزهای تماسی دید مادون قرمز شود. قبل از اینکه به این پیشرفت اخیر بپردازیم، بیایید به چگونگی پیشرفت تدریجی این فناوری در طول سال ها فکر کنیم.
چگونه فناوری دید در شب توسعه یافته است
همانطور که در بالا ذکر شد، دستگاه های دید در شب اولیه به مادون قرمز فعال نیاز داشتند که برای روشنایی به نورافکن مادون قرمز متکی بودند. این نورافکن پرتویی از نور نزدیک به مادون قرمز را پخش میکرد که از اجسام منعکس میشد و سپس به لنز دستگاه بازتاب میکرد.
سپس فوتون های حاصل از انرژی نور از یک فوتوکاتد عبور کردند که آنها را به انرژی الکتریکی تبدیل کرد. در ارتباط با کاتد، از یک آند برای شتاب بخشیدن به این الکترون ها استفاده شد. فرآیند شتاب انرژی الکترون ها را در هنگام برخورد با صفحه فسفر افزایش داد و به تولید یک تصویر قابل مشاهده کمک کرد. با این حال، این تکنیک اغلب منجر به تصاویر مخدوش و طول عمر کوتاهتر لوله میشود.
در دهه 1960، انتقال از استفاده از مادون قرمز فعال به دستگاه های مادون قرمز غیرفعال رخ داد. این دستگاه های جدید که به طور گسترده در جنگ ویتنام مورد استفاده قرار گرفتند، به جای تکیه بر نور مادون قرمز، برای عملکرد مناسب به نور محیطی از ماه و ستارگان وابسته بودند. در حالی که منبع نور تغییر کرده بود، فناوری استفاده شده در لوله تقویت کننده تصویر ثابت باقی ماند. بنابراین، همان مسائل اعوجاج تصویر و عمر محدود لوله بر این فناوری تأثیر گذاشت.
عناصر طراحی جدید
بهبود وضوح تصویر در نهایت همراه با اضافه شدن صفحه میکرو کانال به لوله تقویت کننده تصویر بود. این صفحه شیشهای رسانا که از میلیونها سوراخ میکروسکوپی تشکیل شده بود به تکثیر تعداد الکترونهایی که از میدان الکتریکی آن عبور میکردند، کمک کرد.
مانند تکنولوژی قبلی، فوتون ها در حین عبور از فوتوکاتد به الکترون تبدیل شدند. هنگامی که الکترونهای اولیه به صفحه میکرو کانال برخورد کردند، الکترونهای ثانویه تولید شدند و الکترونهای اضافی در هنگام تعامل با دیوارههای صفحه به شکلگیری ادامه دادند و سیگنال الکتریکی را بیشتر تقویت کردند. اضافه شدن صفحه میکرو کانال نه تنها تصاویر روشن تر و شفاف تری ایجاد می کند، بلکه دید را در شرایطی با سطوح بسیار کم نور افزایش می دهد.
و سپس تغییری در تمرکز از خود اجزا به موادی که از آنها ساخته شدهاند، رخ داد. آرسنید گالیم به دلیل توانایی آن در تبدیل موثر فوتون ها به الکترون، ماده ای بود که پس از آن برای ایجاد فوتوکاتد استفاده شد. این تکنیک طراحی قابلیت وضوح بهتر و حساسیت قوی تری را در دستگاه ها ایجاد کرد. در همین حال، یک مانع یونی برای پوشش صفحه میکرو کانال استفاده شد که طول عمر لوله را افزایش داد.
عینک دید در شب. تصویر توسط SAC Chris Hill/MOD Open Government License نسخه 1.0 ، از طریق Wikimedia Commons .
پیشرفت فناوری با گرافن
ممکن است شنیده باشید که از آن به عنوان “مواد معجزه آسا” یاد می شود. از زمان کشف آن در سال 2004، گرافن به دلیل استحکام فوقالعادهاش – بهویژه در مقایسه با وزن کماش – و همچنین کارایی آن در هدایت گرما و الکتریسیته مورد توجه قرار گرفته است.
اما ویژگی منحصر به فرد دیگری که در مورد این ماده باید به آن توجه کرد، توانایی آن در حس کل طیف مادون قرمز و همچنین نور مرئی و فرابنفش است. با این حال، این ماده نازک تنها کسری از نوری را که به آن برخورد می کند جذب می کند. بنابراین، گرافن قادر به ایجاد سیگنال الکتریکی است که به اندازه کافی قوی برای استفاده از آن به عنوان یک حسگر مادون قرمز باشد. اما، اگر راهی برای تقویت این سیگنال وجود داشت، چه؟
حسگرهای مبتنی بر گرافن
محققان دانشگاه میشیگان برای ایجاد چنین دستگاهی کار کرده اند که می تواند قابلیت های نوری گرافن را تشدید کند.
این دستگاه از یک لایه عایق تشکیل شده است که بین دو لایه گرافن قرار گرفته و جریان الکتریکی از لایه زیرین آن عبور می کند. همانطور که نور به لایه بالایی برخورد می کند، الکترون ها را آزاد می کند که سپس به لایه پایین مهاجرت می کنند. این حرکت الکترون حفره هایی با بار مثبت در لایه بالایی دستگاه ایجاد می کند که در نتیجه بر جریان الکتریسیته به لایه پایین تأثیر می گذارد و سیگنال الکتریکی را تقویت می کند.
یکی از ویژگی های مهمی که در مورد این دستگاه مبتنی بر گرافن باید به آن توجه کرد این است که در حالی که مواد در دمای اتاق هستند کار می کند. این به طور بالقوه می تواند به معنای حذف استفاده از تجهیزات خنک کننده حجیم باشد که برای عملکرد دستگاه های دید در شب مورد نیاز است. اندازه دستگاه نیز قابل توجه است. این حسگرها، اگرچه ماهیت قدرتمندی دارند، اما به اندازه یک ناخن انگشت هستند، و محققان معتقدند که میتوان آنها را در آینده کوچکتر کرد – حتی به اندازهای کوچک که با لنز تماسی ادغام شود.
بیشتر خواندن
- لینک دانلود به صورت پارت های 1 گیگابایتی در فایل های ZIP ارائه شده است.
- در صورتی که به هر دلیل موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید به ما اطلاع دهید.
برای مشاهده لینک دانلود لطفا وارد حساب کاربری خود شوید!
وارد شویدپسورد فایل : پسورد ندارد گزارش خرابی لینک
دیدگاهتان را بنویسید