红外观察器 Infrared viewers

2022-11-16 15:06:50 浏览:203

定义

用红外光观察场景的仪器。

在实验室中,人们经常处理红外光,例如以激光发射的红外光束的形式。 例如,在没有任何视觉辅助的情况下,跟踪光束路径或检查光束位置可能很困难。 因此,人们经常使用红外观察器(IR观察器),即有效地使红外光可见的设备。 人们可以观察这种观察者的目镜(目镜),并看到由红外光通过对面的物镜进入设备产生的图像。

工作原理

红外观察仪的基本工作原理如下:

  • 来自某些光源的红外光进入物镜,被成像到某个图像转换器上。 该装置在真空管内有一个光电阴极(光敏区域),其中可以通过入射红外辐射产生光电子。
  • 产生的光电子被强电场(通过施加例如几千伏的高压产生)加速,然后撞击管子另一侧的磷光体。 在那里,电子使荧光粉发光;根据荧光粉的类型,发射光的颜色可能是绿色的。 (发射的光颜色与照射到光电阴极的辐射波长无关。 当在光电阴极不同位置产生的电子被发送到荧光粉上的不同位置时,在那里会产生可见图像。
  • 然后,可见光可以通过眼睛进入用户的眼睛,从而可以在视网膜上生成可见图像。

图像转换器中使用的精确技术通常不会在产品说明中透露,除了使用的光电阴极材料,它决定了光谱响应(见下文)。

观察光纤中的激光束和光

当然,只有进入观察者设备物镜的光才能有助于感知图像。 激光束未进入设备的情况并非如此。 然而,激光束功率的某些微小部分可能会散射在空气中(例如在尘埃颗粒处),因此,如果激光束的光功率足够高并且观察距离不太大,则仍然会产生激光束的可见图像。

在实践中,人们通常不会直接观察激光束,而只是观察随机散射光,例如,当激光束击中白卡或屏幕的某个漫射表面时,人们会获得这种光。

由于光在不均匀的光纤芯或纤芯-包层界面处的散射,也经常可以观察到光在光纤中的传播。 在活性纤维(稀土掺杂纤维)的情况下,通常可以观察到来自激光活性离子的荧光。 当然,人们不会获得有关发射波长的任何信息。

光谱响应

在指定的波长范围内,观察者的灵敏度通常会有很大差异!

图像转换器具有很强的波长依赖性灵敏度。 许多使用的材料对可见光具有很高的灵敏度 - 这可能很有用,因为这不仅可以看到红外辐射或被该辐射击中的物体,还可以看到任何被普通日光或室内灯照射的物体。 此外,它们对红外光谱的某些部分很敏感。 对于某些设备,对于某些临界波长(例如1.3μm),灵敏度会迅速下降,而对于其他设备,对于更长的波长,灵敏度会非常平滑地降低。 特别是在后一种情况下,可用波长范围取决于观察到的红外光的强度,因为如果入射强度足够高,则较低的灵敏度就足够了。

对于光纤通信领域的工作,通常有一个波长约为2μm的近红外观察器就足够了,因为波长较长的光无论如何都不能通过二氧化硅光纤传输,并且通常只能处理高达≈1.6μm的光。

即使在制造商指定的可用波长范围内,灵敏度也会有很大差异。 在该波长范围内,可观察到的强度水平可能变化超过100倍。 例如,据说具有普通S1光电阴极材料(Ag-O-Cs:基于氧化银,掺杂铯,自1930年以来使用)的近红外观察器可用于约0.4μm至1.2μm甚至1.3μm;它对来自YAG激光器的1064-nm光相当敏感(尽管远小于0.8μm),而需要更高的强度才能看到1.2μm甚至1.3μm的任何东西。

还有中波和长波红外热像仪,可以在更长的波长下使用,但这些通常不被视为观察者,因为它们提供电输出而不是直接可见的图像。

实际兴趣的特点

大多数红外观察器是手持设备,电池供电(可能带有可充电电池)。 它们用手柄握住,用一根手指可以按下一个按钮来打开图像转换器。 通过仅在需要时激活它,可以达到更长的电池寿命。 (通常可以连续运行数百小时。 一些设备可以用一些面罩固定在观察者的头部,以便免提操作成为可能。 此外,如果总是需要观察相同的小区域,观察者通常安装在固定位置。 使用外部电源而不是电池可能是实用的。

获得的图像质量在很大程度上取决于所使用的设备,并且通常远低于普通相机的可见光:

与可见光相机相比,红外观察器可实现的图像质量通常很差。

  • 图像分辨率可能相对较差;即使物镜根据使用的观察距离正确聚焦。 (同时佩戴激光护目镜时,获得的图像质量可能会进一步降低。
  • 此外,某些设备在图像中会出现不可避免的黑点。
  • 此外,通常存在大量的图像失真,具体取决于所使用的图像转换器的类型。

可能很难判断激光束的横向强度分布,例如,如果光束直径(像往常一样)相对较小(例如低于1毫米)。 因此,红外观察器永远不能被视为光束轮廓仪相机的替代品。

对于某些观察者,可以在物镜上附加额外的过滤器 - 例如,用于抑制可见光的影响。 此外,还有特写镜头,可以使用它以更高的放大倍率观察附近的物体;例如,在使用光纤时,这可能很有用。

与夜视设备相比,对于实验室使用的红外观察者来说,使用双筒望远镜并不常见;通常的设备仅适用于一只眼睛。 在使用观察器时,单眼“正常”视力实际上是有利的,例如,由于观察者的角度范围非常有限。

红外查看器的低成本替代品可以是红外传感器卡;例如,这也允许人们遵循光束路径,但其应用受到更多限制。

光学器件

作          者: 泮桥成像光电商城

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