Доступный шпионский объектив с тепловизором
Credit: Shutterstock
Как в шпионских фильмах, тепловизионные камеры позволяют «видеть» тепло, преобразуя инфракрасное излучение в изображение. Они могут обнаруживать инфракрасный свет, излучаемый животными, транспортными средствами, электрооборудованием и даже людьми, что приводит к специализированным приложениям в ряде отраслей промышленности.
Несмотря на эти приложения, тепловизионная технология остается слишком дорогой, чтобы ее можно было использовать во многих потребительских товарах, таких как беспилотные автомобили или смартфоны.
Команда из Университета Флиндерса усердно работала над тем, чтобы превратить эту технологию во что-то, что мы все можем использовать, а не только в то, что показано в фильмах. Ученые разработали недорогой тепловизионный объектив, который можно масштабировать и внедрять в жизнь обычных людей. Результаты опубликованы в журнале Advanced Optical Materials.
Тепловидение в разных отраслях промышленности
Тепловизор имеет очевидное применение в безопасности, учитывая его способность обнаруживать тепловую сигнатуру людей.
В медицине его можно использовать для обнаружения тканей с более высокой температурой. Это означает, что тепловизионные камеры полезны для неинвазивного обнаружения опухолей, которые работают с более высоким метаболизмом (и температурой), чем здоровые ткани.
Тепловизор даже играет решающую роль в освоении космоса. Например, его можно использовать для изображения далеких звезд, галактик и планет, потому что инфракрасный свет может проникать сквозь пылевые облака намного лучше, чем видимый свет. Космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА также делает инфракрасные изображения, и его способность видеть гораздо более «красные» длины волн открывает для нас новые уголки Вселенной.
Решение дорогостоящей головоломки
Выше приведены лишь некоторые примеры из длинного списка специализированных применений тепловидения. Тем не менее, эта технология могла бы иметь гораздо больше потенциальных применений, если бы она не была такой дорогой в производстве.
Высокая стоимость отчасти связана с материалами, используемыми для производства объективов камер. Эти линзы должны обладать особыми свойствами, позволяющими использовать их с инфракрасным излучением так, в отличие от стандартных линз.
Большинство стекол и пластмасс поглощают инфракрасное излучение, поэтому необходимо использовать дорогие материалы, такие как селенид германия или цинка. Оба материала могут быть сложными в производстве и обслуживании; германий является критически важным элементом, которого не хватает, а селенид цинка содержит токсичные элементы.
Команда разработала новый полимер, изготовленный из недорогих и распространенных строительных блоков серы и циклопентадиена (органического соединения, которое принимает форму бесцветной жидкости).
Объектив черный и непрозрачный
Стоимость сырья для объектива, который исследователи разработали, составляет менее одного цента за линзу. Для сравнения, некоторые германиевые линзы могут стоить тысячи долларов.
Эта новая линза на основе серы также может быть отлита в различные сложные формы с помощью обычных методов, используемых в пластмассовой промышленности. Эти методы проще и менее энергоемки, чем те, которые используются для создания обычных инфракрасных линз, что еще больше снижает стоимость и делает полимер более масштабируемым.
Ключом к разработке этого материала было выяснение того, как использовать циклопентадиен в качестве газа для реакции с серой. Делая это, исследователи могли точно контролировать состав полученного полимера, что привело к созданию линзы с расширенными возможностями для тепловидения.
Несмотря на то, что полимер полностью непрозрачен для видимого света, он имеет самое высокое длинноволновое инфракрасное пропускание среди всех видов пластика, что означает, что его можно использовать с тепловизионной камерой
Области применения
Разработка этого материала открывает двери для многих новых тепловизионных приложений, которые раньше были невозможны.
Беспилотные автомобили могут использовать эту технологию для обнаружения пешеходов или транспортных средств даже при слабом освещении или тумане. Или его можно использовать в сельском хозяйстве для мониторинга орошения и здоровья сельскохозяйственных культур. Важно отметить, что это было бы доступно для фермеров.
Новый объектив также легкий, что полезно для аэрофотосъемки с помощью дрона.
Наконец, он может быть интегрирован в бытовую электронику, такую как смартфоны, компьютеры и системы домашней автоматизации, и это лишь некоторые из них. Это позволит пользователям в любое время снимать тепловизионные изображения или видео со своего телефона. Его даже можно использовать для создания датчиков дыма следующего поколения.
Достижения, разработанные в этом новом исследовании, значительно снизили барьер для использования тепловизоров и могут помочь произвести революцию в том, как он используется в нашей повседневной жизни.
Оригинал статьи: Samuel J. Tonkin et al, Thermal Imaging and Clandestine Surveillance using Low‐Cost Polymers with Long‐Wave Infrared Transparency, Advanced Optical Materials (2023)
Нашли ошибку в тексте? Напишите нам.
