sebagai sangat baik karena kamera yang beroperasi dalam spektrum cahaya visual, mereka menghilangkan banyak info yang dapat diperoleh dari panjang gelombang lain. Ada juga masalah kecil bahwa paparan biasanya terkena dampak, seperti saat hujan, atau berkabut. Ketika ini terjadi, aplikasi seperti mobil dan truk yang mengendarai diri yang bergantung pada ini, memiliki masalah besar. Dengan manfaatnya sensor yang peka terhadap panjang gelombang lain, kita tetap dapat mencegah banyak masalah ini.
Radiasi infra merah gelombang pendek (SWIR) adalah sekitar bagian dari spektrum elektromagnetik antara 1,4 μm – 3 μm, atau 100 thz – 214 thz. Lokasi ini antara cahaya tampak serta microwave, serta IR gelombang panjang di 20 thz – 37 thz. Lwir adalah apa yang digunakan kamera termal, dengan Lwir juga dipancarkan oleh benda-benda hangat, seperti tubuh manusia.
Swir sebagian besar tidak terpengaruh oleh air di atmosfer, sementara juga lewat bahan yang buram untuk cahaya tampak. Ini memungkinkan Swir untuk dimanfaatkan untuk analisis serta inspeksi apa pun dari PCB serta buah-buahan untuk karya seni untuk menangkap detail yang tidak terlihat atau sangat sulit dilihat.
Sayangnya, seperti sensor kamera termal, sensor Swir agak mahal. Atau mereka, sampai agak baru-baru ini, dengan munculnya sensor berbasis kuantum-dot yang secara signifikan mengurangi biaya sensor ini.
Menangkap ombak pendek.
Sensor yang memungkinkan kita untuk menangkap radiasi inframerah secara umum terdiri dari susunan piksel persegi panjang, yang disebut susunan fokus-pesawat (FPA), juga dipahami sebagai array menatap. Ini mirip dengan FPA yang digunakan dengan panjang gelombang lain, seperti CMOS (AP) serta sensor CCD yang digunakan dengan cahaya yang terlihat. FPA ini biasanya terbuat dari silikon, karena sensor berbasis silikon sensitif dalam yang terlihat serta bagian dari spektrum inframerah dekat.
Untuk panjang gelombang di luar near inframerah, lebih banyak bahan eksotis serta proses umumnya diperlukan. Bahan untuk sensor swir tidak hanya perlu peka dalam gelombang itu, namun demikian juga memiliki mobilitas elektron yang memadai untuk memastikan bahwa biaya dapat ditransfer dengan cepat serta secara efektif memanfaatkan sensor. Di sinilah, saat ini, Gallium Indium Arsenide (Gainas) paling populer. (Juga secara bergantian disebut sebagai Ingaas dalam literatur ilmiah.)
Gainas sangat pertama kali dilaporkan telah ditanam secara efektif pada substrat Inp oleh Duchemin et al. (1981) Pada tahun 1980 menggunakan endapan uap kimia metalorganik, yang saat ini masih merupakan teknik utama menghasilkan struktur sensor Gainas. Setelah fase pengendapan uap, gainas ini mati secara cermat terikat pada antarmuka berbasis silikon, menjadikannya proses yang cukup lambat, padat karya serta karenanya mahal.
Modul sensor Hawaii berbasis HGCDTE dengan resolusi 2K X 2K piksel, seperti yang dipasang di Teleskop Area James Webb (JWST).
Yang tidak menyatakan bahwa tidak mungkin untuk menabrak tag biaya lebih jauh. Ketika sensor NIR untuk Teleskop Area James Webb dikembangkan, ditemukan bahwa sensor gainas juga berisik serta dengan arus gelap tinggi. Ini menyebabkan penggunaan HGCDTE (Mercury Cadmium Telluride) sebagai gantinya, dengan setiap sensor tumbuh serta berkumpul juga ke sensor gainas, hanya dengan tag biaya astronomi masing-masing sekitar seperempat juta dolar AS.
Ini menjelaskan kelemahan sensor berbasis gainas: Untuk mengurangi kebisingan pada sinyal dari radiasi termal, mereka umumnya didinginkan dengan menggunakan pendingin cryogenic atau solusi serupa. Ini menambah secara signifikan terhadap biaya serta kompleksitas mengoperasikan sensor ini.
Pengambilan primer dari ini adalah bahwa ia menunjukkan bahwa ada beberapa bahan yang dapat dipilih serta menyesuaikan bagian spesifik dari spektrum elektromagnetik. Mana yang bekerja tergantung dengan dengan ini pada kebutuhan seseorang, selain anggaran. Sebagai luar biasa seperti sensor Swir akan digunakan dengan E.G. Lini produksi industri untuk QA serta mobil dan truk yang otonom atau berbantuan mengemudi untuk berkeliling keterbatasan visual dengan cuaca yang kurang cocok, sensor berbasis gainas pada dolar yang tak terhitung jumlahnya jauh lebih mahal untuk digunakan dalam aplikasi tersebut.
Trade-off yang tepat
Tampaknya relatif jelas bahwa untuk sensor SwIR yang murah dan murah yang tidak kami persyarat untuk mencocokkan sensitivitas yang tepat serta permintaan kecepatan sensor berbasis gainas, selama trade-off dalam hal kecepatan tangkapan serta sensitivitas cocok dengan keuntungan anggaran. Inilah sebabnya mengapa titik koloid koloid (CQD) berbasis sulfida (PBS) telah mendapat perhatian yang cukup besar, karena janji ini yang dapat diterima fotosensitivitas dalam spektrum SWIR yang memiliki kemampuan QDS untuk disetel dengan spektrum target.
Masalah utama dengan PBS CQD adalah stabilisasi jangka panjang mereka (pasif), dengan Kwon etAl. (2020) melaporkan di Nano Konvergensi pada penambahan kadmium sulfida (CdS) untuk menstabilkan PbS qds untuk memanfaatkan sebagai sensor SWIR. CQDs yang dihasilkan dioperasikan secara efektif selama lebih dari 182 jam. Keuntungan utama dari CQDs seperti ini lebih sensor berbasis GaInAs adalah bahwa mereka secara signifikan lebih mudah serta lebih cepat untuk mensintesis, sementara juga menyederhanakan integrasi ke dalam sensor praktis.
Alih-alih langkah deposisi uap, yang qds diciptakan dengan cara yang sama sebagai qds digunakan dalam teknologi layar tertentu, dengan qds disintesis memanfaatkan solusi serta perangkat ditemukan di setiap jenis laboratorium kimia dilengkapi – seperti juga dijelaskan secara rinci oleh Kwon et al. – setelah solusi yang dihasilkan dapat digunakan sebagai finish film tipis pada substrat sasaran.
Ringkasan HLB-stabil SWIR-sensitif koloid quantum dot sensor. (Vafaie et al., 2020)
Juga baru-baru, Vafaie et al. (2020, PDF) dari universitas Toronto menjelaskan PbS CQDs memanfaatkan tingkat tinggi bromin pasif, memproduksi SWIR qds yang memiliki tidak hanya efektivitas luar kuantum (EQE) dari 80% pada 1550 nm (sebanding dengan GaInAs), namun juga 10 waktu respon ns. Mereka melaporkan 12 jam yang stabil, operasi konstan di bawah udara ambien.
Pikiran Produksi Gap
Sebelum sebuah inovasi baru yang luar biasa dapat liburan dari laboratorium serta menemukan metode ke dalam pabrik, proses produksi yang cocok baik untuk produksi massal harus dikembangkan. Sebagaimana dicatat, ini adalah di mana inovasi seperti GaInAs tidak pernah berhasil melewati produksi skala kecil, sensor SWIR berbasis CQD Namun PbS muncul untuk melakukan jauh lebih baik.
Pada titik ini SWIR Vision Systems, Emberion, ST Microelectronics, selain Imec telah menyediakan produk memanfaatkan sensor ini, atau sensor prototipe SWIR berdasarkan PbS CQDs. Pada bulan Januari 2022 terungkap bahwa Hitachi Astemo sebagai pemasok otomotif akan mengevaluasi TriEye Israel sensor Raven SWIR. Menjadi hari-hari awal, itu adalah menghapus bahwa untuk setidaknya sementara sensor SWIR ini akan tetap keluar dari jangkauan hobi khas serta produsen skala kecil.
Menurut Imec, mereka berharap bahwa sensor SWIR mereka akan ‘satu hari’ diproduksi untuk sebagai sedikit sebagai € 10 sampai € 100. dibandingkan dengan GaInAs berbasis solusi yang ada ini akan menjadi nilai luar biasa, serta memasukkannya dalam jangkauan penggemar bahkan ketika dirilis ke pasar umum. Hal ini dapat menyebabkan salah satu mempertanyakan hanya apa yang sensor SWIR terjangkau akan berguna untuk.
Inspect, Menganalisis, Navigate
SWIR sangat berguna untuk memberikan kontribusi rincian yang bagian visual dari spektrum tidak dapat memberikan, seperti bahan mineral dalam formasi geologi, yang diperlukan info untuk pekerjaan Observatory bumi NASA mengakuisisi memanfaatkan satelitnya. Namun yang sama persis mungkin dilakukan oleh misal ahli geologi, apakah di tanah atau melalui pesawat atau pesawat tak berawak untuk bantuan survei.
Membandingkan perbedaan antara 3 gelombang pendek band inframerah menyoroti geologi mineral sekitarnya China Piqiang Fault. (Gambar NASA oleh Robert Simmon dengan data ASTER.)
Di bawah SWIR pencahayaan itu juga sederhana untuk melihat misal memar pada buah, sketsa yang tersembunyi di bawah cat di kanvas, serta jumlah cairan atau bubuk yang tersisa di wadah yang dinyatakan buram. Demikian pula, adalah mungkin untuk melihat dengan lebih dari PCB serta silikon, sehingga berguna untuk (otomatis) inspeksi untuk menambah alur kerja pemeriksaan yang ada.
Karena SWIR tidak terlihat oleh mata manusia serta belum menunjukkan banyak seperti cahaya tampak, dapat dimanfaatkan untuk navigasi. Tidak seperti kamera cahaya tampak, atau bahkan rutin kamera IR pada drone, kamera SWIR tidak terpengaruh oleh bahkan kabut terberat serta hujan. Ini adalah juga properti perumahan sangat berguna untuk keamanan serta kamera liar hidup.
Dengan untuk persis berapa banyak dekade SWIR pencitraan telah dasarnya dari jangkauan orang biasa, mungkin diperlukan waktu yang lama untuk keunggulan yang ditawarkan untuk akhirnya menjadi benar-benar jelas. meskipun demikian, ketika kita berpikir tentang rutin memanfaatkan bahwa kamera termal menemukan hari ini oleh penggemar serta ahli sama, itu tidak sulit untuk kamera membayangkan SWIR menemukan bahkan lebih penggunaan, sebagai alternatif untuk kedua malam visi ( ‘IR’) kamera juga sebagai sebagai alat analisis penting, apakah itu menyortir buah atau menganalisis sampel mineral.
Mudah-mudahan sebelum lama kita akan melihat sensor SWIR berbasis CQD akhirnya menjadi tersedia secara umum. memiliki generasi sekarang lihat memanfaatkan dalam otomotif serta pasar yang sama mungkin akan membantu secara signifikan dengan mengemudi menurunkan biaya produksi. sampai maka itu masih permainan menunggu, bahkan ketika kita harus melihat ini sensor baru yang muncul di lebih serta gadget lebih sekitar kita.
[Heading image: Seperti perjalanan apel bawah ban berjalan, mereka dipindai menggunakan InGaAs serta kamera CMOS. Kamera InGaAs akan menunjukkan cacat mulai mengetik di bawah kulit yang mata manusia tidak bisa melihat; kamera CMOS akan menunjukkan cacat terlihat. (Credit: Hamamatsu)]