Das menschliche visuelle System erlaubt ihm nicht, die Welt im Infrarotbereich zu sehen (im Gegensatz zu Vertretern der Fauna, die spezielle Rezeptoren in verschiedenen Körperteilen haben), aber die Person konnte ihre körperliche Benachteiligung kompensieren und mit Hilfe technischer Entwicklungen das Bild im Infrarotspektrum nicht schlechter „betrachten“ Tier.
Technologie, die uns hilft
Es scheint, dass ein Artikel mit der Aussage, eine IR-Kamera in Smartphones einzubetten, mit einer erheblichen Verzögerung herauskam: Solche Geräte sind seit langem in großer Produktion erschienen. Denken Sie nur an die OnePlus 8 Pro-Kamera, die über einen lichtempfindlichen Filter im IR-Bereich verfügt, mit dem Sie durch dünnen Kunststoff sehen können und nach Angaben der Benutzer sogar durch einige Kleidungsstücke. Die Fähigkeiten solcher Kameras sind jedoch immer noch sehr begrenzt.
Schnappschüsse auf der Kamera des neuen Flaggschiffs von OnePlus
In diesem Artikel erfahren Sie, welche Freuden der Infrarotstrahlung uns dank einer speziellen optischen Umwandlungstechnologie zur Verfügung stehen, die sich später als Teil unseres Smartphones herausstellen kann. Dies belegt eine Studie von Michael Mrayen, einem Wissenschaftler des Fachbereichs Physik der Universität Tel Aviv.
Also, was ist der israelische Physiker bereit, uns zu überraschen?
Der Spezialist spricht von einer vielversprechenden Entwicklung, die jede Chance hat, das Verbraucherniveau zu erreichen und problemlos ein Bild des mittleren Infrarotbereichs zu übertragen, wodurch ein Fenster für eine ganz neue Fülle von Daten geöffnet wird, die der Öffentlichkeit noch nicht zur Verfügung stehen.
Mit der neuen Technologie können beispielsweise Gase, von denen jedes eine einzigartige Farbe im Infrarotbereich aufweist, oder verschiedene biologische Substanzen, die in der Natur vorkommen, aber für das menschliche Auge "unsichtbar" sind, angezeigt und Krebszellen identifiziert werden. Laut Mrayen verwenden derzeitige medizinische Geräte zur Erkennung von Krebs äußerst hoch entwickelte und teure Geräte, während sie eine kompakte, kostengünstige und effektive Alternative entwickelt haben. Sie können dies mit weit verbreiteten, billigen, schnellen und effizienten Farbsensoren auf Siliziumbasis (sichtbares Licht) mit hoher Auflösung tun. Herkömmliche Sensoren im mittleren Infrarotbereich sind teuer, unempfindlich, arbeiten unter Raumtemperatur und haben nicht die gleiche hohe Auflösung wie handelsübliche Siliziumchips für Kameras.
Die neue Entwicklung, die von Mrayen und seinen Kollegen vorgestellt wurde, verschiebt Licht aus dem mittleren IR-Bereich auf Wellenlängen, die massenproduzierte Siliziumchips erkennen können.
Bisher bestand das Hauptproblem bei der Entwicklung von Sensoren, die für das mittlere IR-Spektrum empfindlich sind, darin, dass Wellen unterschiedlicher Wellenlängen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch nichtlineare Materialien wandern, wodurch Lichtwellen unterschiedlicher Frequenzen zueinander phasenverschoben sind und nur ein kleiner Teil des Lichts umgewandelt wird ins sichtbare.
Die einzige Möglichkeit, in diesem Fall ein informatives Bild zu erhalten, besteht darin, jeweils eine Wellenlänge zu verschieben. Es erfordert jedoch sehr ausgefeilte Kameras, die für die meisten Benutzer zu teuer sind.
Erfahren Sie mehr über Entwicklungsmöglichkeiten
Auf der Suche nach einem besseren Weg, um Photonen im mittleren IR um das Wellenlängensilizium zu verschieben, stützte sich Mreyens Gruppe auf den adiabatischen Frequenzumwandlungsprozess, den Mreyens Kollege Chaim Suchowski zuvor vorgestellt hatte. Die Ergebnisse dieser Forschung ermöglichen es, Infrarotwellen langsam in sichtbare Photonen umzuwandeln.
Hier ist eine visuelle Darstellung des Prozesses der Konvertierung eines Bildes aus dem mittleren Infrarotbereich (links), indem es durch eine nichtlineare Optik (Mitte) in sichtbare Wellenlängen geleitet wird, die von einer Kamera aufgezeichnet werden können.
Suchowski hofft, dass durch die Nutzung dieses adiabatischen Frequenzumwandlungstricks die empfindlichen Sensoren auf Smartphones installiert werden können.
"Wir Menschen sehen zwischen Rot und Blau", sagte Suchowski in einer Pressemitteilung. „Wenn wir im Infrarot sehen könnten, würden wir sehen, dass Elemente wie Wasserstoff, Kohlenstoff und Natrium einzigartige Farben haben. Ein Umweltüberwachungssatellit, der ein Bild in der Region aufnehmen würde, stellte fest, dass die Anlage illegal gefährliche Substanzen in die Umwelt schüttete, oder ein Spionagesatellit konnte sehen, wo sich Sprengstoff oder Uran versteckten. Da jedes Objekt Wärme im Infrarotbereich abgibt, können all diese Informationen auch nachts angezeigt werden. "
Referenzliste:
- Die Welt in neuen Farben sehen [Elektronische Ressource]. URL: english.tau.ac.il/news/new-colors-tech
- Adiabatische Frequenzumwandlung - Geometrischer Ansatz [Elektronische Ressource]. URL: www.tau.ac.il/~haimsu/Adiabatic_Frequency_Conversion.html
- Optische Konvertierung Tech Images Infrarot "In Farbe" - IEEE-Spektrum [Elektronische Ressource]. URL: spectrum.ieee.org/tech-talk/semiconductors/optoelectronics/turning-infrared-into-new-colors