Nový typ infračerveného detektoru
Infračervené kamery, zobrazující tepelné vyzařování objektů, nacházejí stále širší využití - od tak praktických aplikací, jako je zjišťování, kudy z domu uniká teplo, přes medicínu, až po hledání planet u vzdálených hvězd. Tým americké kosmické agentury NASA nyní vyvinul infračervený senzor, který je levnější a přitom podstatně citlivější.
Nový typ infračerveného detektoru vyvinula skupina dr. Murzy Jhabvaly z Goddardova střediska NASA. Zařízení označené jako QWIP (Quantum Well Infrared Photodetector) je založeno na využití tzv. kvantových jam (quantum wells - někdy bývá též překládáno jako kvantová studna). Jde o struktury z různě vodivých vrstev nepatrné tloušťky, takže se v nich uplatňují zákony kvantové mechaniky zcela odlišné od pravidel, kterými se řídí makrosvět. Dosavadní infračervené kamery dokáží detekovat záření pouze ve velmi úzkém rozsahu vlnových délek, zatímco QWIP čipy lze "vyladit" v širokém pásmu dopadajícího záření.
"Rozdíl mezi klasickým a QWIP senzorem je podobný jako rozdíl mezi černobílou a barevnou fotografií," upřesňuje dr. Jhabvala. "Přitom možnost zobrazení širšího vlnového rozsahu infračerveného záření je výhodná pro celou řadu praktických i vědeckých aplikací."
Klasické infračervené detektory pracují na stejném principu jako běžné digitální videokamery, jen pixely jejich snímacího čipu nepřeměňují v elektrický proud fotony viditelného světla, ale infračerveného vyzařování. Čím více pixelů, tím větší rozlišovací schopnost.
Naproti tomu detektor QWIP je sestaven z více než 100 vrstev polovodiče GaAs (arzenid galia), z nichž každá je extrémně tenká - má sílu od 10 do 700 atomů. Jednotlivá vrstva pracuje jako kvantová jáma, což znamená, že uvolní elektron pouze když na ni dopadne světelné záření o přesně definované energii, přičemž každá z nich je "vyladěná" na dopadající fotony s jinou energií. Díky tomu poslední verze detektoru QWIP dokáže zpracovávat IR záření v rozsahu vlnových délek od 8 do 12 mikrometrů. Uvolněné elektrony pak detekuje speciální čip, který informaci předává počítači. Ten pak na základě získaných údajů vytvoří výsledný obraz. Rozlišení infračerveného zařízení s QWIP detektorem odpovídá klasickému detektoru s milionem pixelů. Přitom nová technologie je poměrně levná, protože lze využít postupy běžné při výrobě polovodičových čipů. Bloky galiumarzenidu tak lze "pěstovat" stejně levně a ve stejných velikostech jako monokrystaly křemíku pro počítačový průmysl. NASA detektor vyvinula především pro výzkum klimatu, atmosféry, dálkový průzkum Země a astronomické přístroje, předpokládá ale také celou řadu komerčních aplikací (medicína, kriminalistika, monitorování životního prostředí, kontrola průmyslových procesů, zemědělství a další).
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Hurvínek? A od Nepila? Teda taťuldo, to zírám...
Jan Kovařík, moderátor Českého rozhlasu Dvojka
3 x Hurvínkovy příhody
„Raději malé uměníčko dobře, nežli velké špatně.“ Josef Skupa, zakladatel Divadla Spejbla a Hurvínka
