, ya que es excelente como las cámaras que operan en el espectro de luz visual son, omiten una gran cantidad de información que se puede recoger de otras longitudes de onda. Asimismo, existe el problema menor de que la exposición se ve afectada comúnmente, como cuando está lloviendo, o brumosa. Cuando esto sucede, las aplicaciones, como los automóviles de conducción automática y los camiones que dependen de esto, tienen un problema importante. Con la utilización de los sensores que son sensibles a otras longitudes de onda, sin embargo, podemos prevenir muchos de estos problemas.
La radiación infrarroja de onda corta (SWIR) es aproximadamente la parte del espectro electromagnético entre 1,4 μm – 3 μm, o 100 THz – 214 THz. Esto lo ubica entre la luz visible, así como las microondas, así como por encima de la onda larga IR a 20 THz – 37 THz. LWIR es lo que usan las cámaras térmicas, con LWIR también emitidas por objetos cálidos, como el cuerpo humano.
El SWIR se ve afectado en gran medida por el agua en la atmósfera, mientras que también pasa con materiales que son opacos a la luz visible. Esto permitió que se utilicen su Swir para el análisis, así como la inspección de lo que sea de PCB, así como la fruta a las obras de arte para capturar los detalles que de otra manera son invisibles o extremadamente difíciles de ver.
Desafortunadamente, al igual que los sensores de la cámara térmica, los sensores de SWIR son bastante caros. O fueron, hasta más recientemente, con la aparición de sensores a base de puntos cuánticos que disminuyen significativamente los costos de estos sensores.
Captura de ondas cortas
Los sensores que nos permiten capturar la radiación infrarroja en general consisten en una matriz rectangular de píxeles, llamada matriz de planos focales (FPA), igualmente entendida como una matriz que mira fijamente. Esto es similar a los FPA utilizados con otras longitudes de onda, como los CMOS (APS), así como los sensores de CCD utilizados con luz visible. Estos FPA están generalmente hechos de silicona, ya que los sensores a base de silicio son sensibles en lo visible, así como parte del espectro infrarrojo cercano.
Para las longitudes de onda más allá de los infrarrojos cercanos, generalmente se requieren materiales más exóticos, así como los procesos. El material para un sensor de SWIR necesita no solo ser sensible en esa longitud de onda, sin embargo, igualmente tener una movilidad electrónica adecuada para garantizar que una tarifa se pueda transferir rápidamente, así como de manera efectiva para que se utilice en un sensor. Aquí es donde, en este momento, el arsenide indio de galio (GAGAS) es el más popular. (También se refiere indistintamente como Ingaas en la literatura científica).
Baignas se informó por primera vez que se ha crecido efectivamente en un sustrato INP por Duchemin et al. (1981) En 1980, utilizando la deposición de vapor química metalorgánica, que hoy sigue siendo la técnica principal de producir estructuras de sensores de GAGAS. Después de la fase de deposición de vapor, estos muebles de Gainas se unen meticulosamente a una interfaz a base de silicio, lo que lo convierte en un proceso bastante lento, intensivo en mano de obra, por lo tanto, costoso.
Módulo de sensor de hawaii basado en HGCDTE con resolución de 2K x 2K Pixel, como se instaló en el telescopio de área de James Webb (JWST).
Lo que no es para afirmar que es imposible golpear la etiqueta de costos aún más. Cuando se desarrollaron los sensores NIR para el telescopio del área de James Webb, se descubrió que los sensores de GAINAS eran tan ruidosos, así como con la alta corriente oscura. Esto llevó a la utilización de HGCDTE (Mercury Cadmium Telluride), con cada sensor cultivado, así como se ensambló también a un sensor de GAGAS, solo con una etiqueta de costos astronómicos de alrededor de un cuarto de millones de dólares en dólares.
Esto explica una debilidad de los sensores a base de ganancias: para reducir el ruido en la señal de la radiación térmica, generalmente se enfrían a utilizar un enfriador criogénico o una solución similar. Esto agrega significativamente a los gastos, así como la complejidad de operar estos sensores.
El principal para llevar de esto es que demuestra que hay varios materiales que uno puede elegir, así como sintonizar una parte específica del espectro electromagnético. Cuál trabaja depende de este tipo en los requisitos de uno, además del presupuesto. Tan increíbles como los sensores de SWIR serían para utilizar con por ejemplo. Líneas de producción industriales para el control de calidad, así como automóviles y camiones autónomos o asistidos por conducción para obtener limitaciones visuales en menos del clima adecuado, los sensores basados en GAGAS en innumerables dólares, una pieza es tan costosa de utilizar en tales aplicaciones.
Las compensaciones correctas
Parecería relativamente obvio que para los sensores de SWIR genéricos y económicos, no exigimos coincidir con la sensibilidad precisa, así como las demandas de velocidad de un sensor basado en GAGAS, siempre y cuando las compensaciones en términos de velocidad de captura, así como la sensibilidad. coincide con las ganancias presupuestarias. Esta es la razón por la cual los puntos cuánticos coloidales (CQDS) basados en sulfuro de plomo (PBS) tienen una atención considerable, ya que prometen la fotosensibilidad aceptable en la cortesía del espectro de SWIRMA de la capacidad de QDS que se sintonizará en su totalidad al espectro objetivo.
Un problema importante con PBS CQDS es su estabilización duradera (pasivación), con Kwon etAlabama. (2020) Informes en la convergencia nano en la adición de sulfuro de cadmio (CD) para estabilizar QDS PBS para utilizar como sensores de SWIR. Los CQDS resultantes operaron efectivamente durante más de 182 horas. La principal ventaja de los CQDS como estos sensores a base de los productos básicos es que son significativamente más fáciles, así como más fáciles de sintetizar, mientras igualmente simplifican la integración en un sensor práctico.
En lugar de una etapa de deposición de vapor, los QDS se crean de manera similar a la QDS utilizada en tecnologías de pantalla específicas, con las QDS sintetizadas de soluciones de utilización, así como los dispositivos descubiertos en cualquier tipo de laboratorio de química bien equipados, según se explica en detalle. por Kwon et al. – Después de lo cual la solución resultante se puede usar como un acabado de película delgada en el sustrato objetivo.
RESUMEN DE SENSOR DE DOT CUANTUM CUANTUS SENSIBLICADO SENCILIDO SHIRSIADO DE HLB. (Vafaie et al., 2020)
Recientemente, Vafaie et al. (2020, PDF) de la Universidad de Toronto explicó los CQDS PBS que utilizan la pasivación de bromo de alto nivel, produciendo SWIR QDS que no solo tienen una efectividad cuántica externa (EQE) del 80% a 1,550 nm (comparables a GAGAS), sin embargo, también un 10 Tiempo de respuesta de ns. Informaron 12 horas de funcionamiento estable y constante bajo el aire ambiente.
Importa la brecha de producción
Antes de que una nueva innovación increíble puede escaparse del laboratorio, así como descubrir su método en fábricas, se debe desarrollar un proceso de producción que se presta bien a la producción en masa. Como se señaló, aquí es donde una innovación como Gaines nunca lo hizo más allá de la producción a pequeña escala, sin embargo, los sensores de SWIR basados en CQD PBS parecen estar mucho mejor.
En este punto Swir Vision Systems, Emberion, ST Microelectronic, además de IMEC, han proporcionado productos que utilizan estos sensores, o sensores de SWIR de prototipos basados en PBS CQDS. En enero de 2022 se reveló que Hitachi AStemo como proveedor automotriz evaluará los sensores de SWIR Swir de Israel Trieye. Al ser los primeros días, es eliminar que durante al menos un rato, estos sensores de SWIR se mantendrán fuera del alcance del aficionado típico, así como el fabricante a pequeña escala.
Según IMEC, esperan que sus sensores de SWIR se produzcan “un día” por un poco de 10 € a 100 €. En comparación con las soluciones basadas en GAGAS existentes, esto sería un valor increíble, así como lo puso al alcance de incluso a los aficionados cuando se liberó al mercado general. Esto puede llevar a uno a preguntar qué es lo que es para que sean útiles sensores de SWIR.
Inspeccionar, analizar, navegar
El SWIR es extremadamente útil para contribuir con los detalles que la parte visual del espectro no puede proporcionar, como el material mineral en formaciones geológicas, que es información necesaria para el trabajo de observatorio de la Tierra de la NASA adquirido utilizando sus satélites. Sin embargo, exactamente lo mismo podría hacerse por ej. Los geólogos, ya sean en el suelo o a través del avión o el dron para ayudar a las encuestas.
Comparando las diferencias entre 3 bandas infrarrojas de onda corta resalta la geología mineral que rodea la falla de Piqiang de China. (Imagen de la NASA de Robert Simmon con datos aster.)
Bajo la iluminación de SWIR, también es simple para ver, por ejemplo. Moretones en fruta, los bocetos ocultos debajo de la pintura en un lienzo, así como la cantidad de líquido o polvo que queda en recipientes que de otra manera son opacos. De manera similar, es posible ver con gran parte de PCB, así como de silicona, lo que hace que sea útil para las inspecciones (automatizadas) para agregar a los flujos de trabajo de inspección existentes.
Debido a que el ojo humano no es visto por el ojo humano, y aún se muestra como una luz visible, se puede utilizar para la navegación. A diferencia de las cámaras de luz visibles, o incluso las cámaras de rutina IR en los drones, las cámaras SWIR no se ven afectadas por la niebla más pesada, así como la lluvia. Esto es igualmente una propiedad residencial extremadamente útil para la seguridad, así como las cámaras de vida silvestre.
Con por exactamente cuántas décadas, las imágenes de Swir, esencialmente se han estado fuera del alcance de la persona típica, puede tardar mucho tiempo por las ventajas que se ofrecen para terminar siendo completamente obvio. Aun así, cuando pensamos en la rutina utilizan que las cámaras térmicas descubren hoy los aficionados tanto por los aficionados como a los expertos, no es difícil imaginar que las cámaras Swir descubren aún más usos, como una alternativa a las cámaras de la Visión Nocturna (IR “) también Como una herramienta de análisis vital, ya sea que esté clasificando fruta o analice muestras minerales.
Ojalá, en poco tiempo, veremos sensores de SWIR basados en CQD que terminaremos estando generalmente disponibles. Tener la generación actual, véase utilizar en automóviles, así como mercados similares, probablemente ayudará significativamente con el manejo de los costos productores. Hasta entonces, sigue siendo un juego de espera, incluso cuando deberíamos ver a estos nuevos sensores apareciendo en más, además de más gadgets que nos rodean.
[Imagen de encabezado: A medida que las manzanas viajan por la cinta transportadora, se escanean utilizando Ingaas, así como las cámaras CMOS. La cámara Ingaas mostrará defectos que comienzan a escribir debajo de la piel que un ojo humano no puede ver; La cámara CMOS mostrará defectos visibles. (Crédito: Hamamatsu)]