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Scoperta e ricerca delle radiazioni infrarosse

Apr. 14, 2020

L'infrarosso fu scoperto nel 1800 da Sir William Herschel come una forma di radiazione oltre la luce rossa. Questi "raggi infrarossi" (infra è il prefisso latino per "sotto") sono stati utilizzati principalmente per la misurazione termica. Esistono quattro leggi di base sulla radiazione IR: la legge di Kirchhoff sulla radiazione termica, la legge di Tefan-Boltzmann, la legge di Planck e la legge di sfollamento di Wien. Lo sviluppo dei rivelatori si concentrò principalmente sull'uso di termometri e bolometri fino alla prima guerra mondiale. Un passo significativo nello sviluppo dei rivelatori avvenne nel 1829, quando Leopoldo Nobili, usando l'effetto Seebeck, creò la prima termocoppia conosciuta, fabbricando un termometro migliorato , una grezza termopila.

Descrisse questo strumento a Macedonio Melloni. Inizialmente, hanno sviluppato congiuntamente uno strumento notevolmente migliorato. Successivamente, Melloni lavorò da solo, sviluppando uno strumento nel 1833 (una termopila multielemento) in grado di rilevare una persona a 10 metri di distanza. Il prossimo passo significativo nel miglioramento dei rivelatori fu il bolometro, inventato nel 1880 da Samuel Pierpont Langley. Langley e il suo assistente Charles Greeley Abbot hanno continuato a migliorare questo strumento. Nel 1901, era in grado di rilevare le radiazioni di una mucca a 400 metri di distanza ed era sensibile alle differenze di temperatura di centomilionesimi di grado Celsius. La prima termocamera commerciale fu venduta nel 1965 per ispezioni su linee elettriche ad alta tensione.

La prima applicazione avanzata della tecnologia IR nella sezione civile potrebbe essere stata un dispositivo per rilevare la presenza di iceberg e navi a vapore usando uno specchio e una termopila, brevettato nel 1913. Questo fu presto superato dal primo vero rivelatore di iceberg IR, che non usò thermopiles, brevettato nel 1914 da RD Parker. Ciò fu seguito dalla proposta di GA Barker di utilizzare il sistema IR per rilevare gli incendi boschivi nel 1934. La tecnica non fu veramente industrializzata fino a quando non fu utilizzata nell'analisi dell'uniformità di riscaldamento nelle strisce di acciaio caldo nel 1935.

Prima fotocamera termografica

Nel 1929, il fisico ungherese Kálmán Tihanyi inventò la telecamera elettronica sensibile agli infrarossi (visione notturna) per la difesa antiaerea in Gran Bretagna. Le prime telecamere termografiche americane sviluppate erano scanner a linea a infrarossi. Questo è stato creato dalle forze armate statunitensi e dal Texas

Strumenti nel 1947 e impiegò un'ora per produrre una singola immagine. Mentre sono stati studiati diversi approcci per migliorare la velocità e l'accuratezza della tecnologia, uno dei fattori più cruciali si è occupato della scansione di un'immagine, che la società AGA è stata in grado di commercializzare utilizzando un fotoconduttore raffreddato.

Il primo sistema a infrarossi in linescan fu il British Yellow Duckling della metà degli anni '50. Questo utilizzava uno specchio e un rivelatore a rotazione continua, con scansione dell'asse Y in base al movimento del velivolo vettore. Sebbene non abbia avuto successo nella sua prevista applicazione del tracciamento dei sottomarini mediante il rilevamento della scia, è stato applicato alla sorveglianza terrestre ed è diventato il fondamento della linea militare IR.

Questo lavoro è stato ulteriormente sviluppato presso il Royal Signals and Radar Establishment nel Regno Unito quando hanno scoperto che il tellururo di cadmio al mercurio era un fotoconduttore che richiedeva molto meno raffreddamento. Honeywell negli Stati Uniti ha anche sviluppato array di rivelatori che potrebbero raffreddarsi a una temperatura più bassa, [sono necessarie ulteriori spiegazioni] ma hanno eseguito la scansione meccanicamente. Questo metodo presentava numerosi svantaggi che potevano essere superati usando un sistema di scansione elettronico. Nel 1969 Michael Francis Tompsett della English Electric Valve Company nel Regno Unito brevettò una fotocamera che scansionava in modo piroelettronico e che raggiungeva un alto livello di prestazioni dopo molte altre scoperte nel corso degli anni 1970. Tompsett propose anche un'idea per array di imaging termico a stato solido , che alla fine ha portato a moderni dispositivi di imaging ibridi a fetta singola a cristallo.

Sensori intelligenti

Una delle aree di sviluppo più importanti per i sistemi di sicurezza è stata la capacità di valutare in modo intelligente un segnale, nonché l'avvertimento della presenza di una minaccia. Sotto l'incoraggiamento dell'Iniziativa di difesa strategica degli Stati Uniti, iniziarono ad apparire "sensori intelligenti". Questi sono sensori che potrebbero integrare rilevamento, estrazione del segnale, elaborazione e comprensione. [14] Esistono due tipi principali di sensori intelligenti. Uno, simile a quello che viene chiamato "chip di visione" quando utilizzato nella gamma visibile, consente la preelaborazione utilizzando le tecniche di Smart Sensing a causa dell'aumento della crescita del microcircuito integrato. [15] L'altra tecnologia è più orientata a un uso specifico e raggiunge il suo obiettivo di preelaborazione attraverso il suo design e la sua struttura.

Verso la fine degli anni '90, l'uso dell'infrarosso si stava spostando verso l'uso civile. Vi è stato un drastico abbassamento dei costi per gli array non raffreddati, che insieme al grande aumento degli sviluppi ha portato a un mercato degli usi a doppio senso tra civile e militare, tra cui controllo ambientale, analisi di edifici / arte, diagnostica funzionale medica e guida automobilistica e sistemi di prevenzione delle collisioni.


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