מה זה LWIR?
LWIR או Long-Wave Infrared כלומר אינפרא אדום עם גל ארוך מתייחס לחלק מהספקטרום האלקטרומגנטי
המוגדר כקרינה אינפרא אדומה עם אורכי גל שנעים בין כ-8 ל-15 מיקרומטר (מיקרומטר).
פס זה של הספקטרום הוא מעבר לאור הנראה ומאופיין ביכולתו להיפלט על ידי עצמים בטמפרטורות נמוכות יחסית
לאורכי גל אינפרא אדום קצרים יותר.
קרינת LWIR קשורה להדמיה תרמית או לתרמוגרפיה, שם היא משמשת ליצירת תמונות
המבוססות על החום שאובייקטים פולטים.
זה הופך אותו לשימושי במיוחד עבור מגוון יישומים, כולל ראיית לילה, מעקבים, חיזוי מזג אוויר ואיתור גזים
או דליפות תרמיות בסביבה תעשייתית.
מכיוון שקרינת LWIR אינה דורשת אור סביבתי כדי להפיק תמונה, ניתן להשתמש בה בחושך מוחלט,
ולספק נתונים יקרי ערך במגוון רחב של תנאים.
אחת התכונות הייחודיות של LWIR היא יכולתו לעבור דרך רכיבים אטמוספריים, כמו אדי מים ופחמן דו חמצני,
עם ספיגה מועטה יחסית.
זה מאפשר הדמיה תרמית ברורה למרחקים ארוכים בתנאים אטמוספריים שונים, מה שהופך אותו ליעיל ביותר
עבור חישה מרחוק וניטור סביבתי.
למה משמשת טכנולוגיית LWIR?
לטכנולוגיית LWIR יש מגוון רחב של יישומים בתחומים שונים בשל יכולתה ללכוד קרינה תרמית הנפלטת מעצמים.
הנה כמה מהשימושים העיקריים של LWIR:
הדמיה תרמית ומעקב: מצלמות LWIR נמצאות בשימוש נרחב למעקב, במיוחד בתנאי תאורה חלשה או בשעות הלילה.
LWIR יכולים לזהות בני אדם, בעלי חיים או חפצים על סמך חתימות החום שלהם, מה שהופך אותם לבעלי ערך רב עבור
יישומי ביטחון, צבא ואכיפת חוק.
פעולות חיפוש והצלה: במשימות חיפוש והצלה, במיוחד בסביבות מאתגרות או בלילה, טכנולוגיית LWIR יכולה לסייע באיתור אנשים
לפי חום גופם, ולשפר משמעותית את הסיכויים לחילוץ מוצלח.
בדיקות תעשייתיות וחשמל: LWIR יכול לזהות חריגות חום במכונות, מעגלים חשמליים ומבני בניין.
יכולת זו חיונית לתחזוקה מונעת, שכן היא עוזרת לזהות רכיבים מתחממים יתר על המידה או דליפות אנרגיה,
הפחתת הסיכון לשריפות ושיפור היעילות האנרגטית.
אבחון רפואי: בתחום הרפואי, הדמיית LWIR משמשת לאבחון ולמעקב אחר מצבים שונים.
לדוגמה, זה יכול לעזור לדמות ולמדוד שינויים בטמפרטורת הגוף, דבר שימושי בזיהוי דלקת, זרימת דם לקויה, או אפילו סימנים מוקדמים של מחלה.
ניטור סביבתי: חיישני LWIR משמשים בלוויינים ומזל”טים לניטור סביבתי, כולל מדידת טמפרטורות ים ויבשה, ניטור שריפות יער ואיתור דליפות גז.
מידע זה חיוני להבנת שינויי האקלים, ניהול משאבי טבע והיערכות לאסונות.
חקלאות: חקלאים משתמשים בהדמיית LWIR כדי לנטר את בריאות היבול ורמות הלחות בקרקע.
טכנולוגיה זו מסייעת באופטימיזציה של השימוש במים, זיהוי מוקדם של מחלות צמחים ושיפור תפוקת היבול
על ידי ניתוח החתימות התרמיות של יבולים ואדמה.
רכב ותעופה: ביישומי רכב, מצלמות LWIR משפרות את יכולות ראיית הלילה, ומסייעות לנהגים על ידי הדגשת הולכי רגל,
בעלי חיים או מכשולים על הכביש בתנאי ראות נמוכה.
באופן דומה, בתעופה, טכנולוגיית LWIR משפרת את הבטיחות על ידי סיוע לטייסים במהלך ההמראה,
הנחיתה והמונית בתנאי ראות גרועים.
מחקר מדעי: LWIR משמש במחקר מדעי לחקר תכונות תרמיות של חומרים, הבנת תהליכי העברת חום ותצפית
על תופעות תרמיות במגוון ניסויים על פני פיזיקה, כימיה וביולוגיה.
איך עובדת טכנולוגיית LWIR?
טכנולוגיית LWIR פועלת על ידי זיהוי קרינת אינפרא אדום (אנרגיה תרמית) הנפלטת מכל העצמים עם טמפרטורה מעל האפס המוחלט.
יכולת זו לחוש קרינה תרמית הופכת את LWIR לשימושי במיוחד ליצירת תמונות או מדידות המבוססות על החום הנפלט על ידי עצמים,
במקום על האור המוחזר מהם. הנה מבט מקרוב על איך זה עובד:
עקרונות בסיסיים של LWIR
פליטת קרינת אינפרא אדום: כל עצם פולט קרינת אינפרא אדום בהתאם לטמפרטורה שלו.
ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך נפלטת יותר קרינת אינפרא אדום.
פליטה זו נשלטת על ידי חוק פלאנק של קרינת גוף שחור.
ספקטרום אינפרא אדום: החלק האינפרא אדום של הספקטרום האלקטרומגנטי מסווג באופן נרחב לאינפרא אדום קרוב (NIR),
אינפרא אדום גל בינוני (MWIR) ואינפרא אדום גל ארוך (LWIR), כאשר LWIR מכסה אורכי גל של בערך 8 עד 15 מיקרומטר ( מיקרומטר).
LWIR מעניין במיוחד מכיוון שאובייקטים בטמפרטורת החדר או מעט חמים יותר (כמו גוף האדם) פולטים את רוב
קרינת האינפרה האדומה שלהם בטווח הזה.
איתור והדמיה
גלאים תרמיים: מצלמות LWIR משתמשות בגלאים הרגישים לטווח אורכי הגל הספציפי של קרינת LWIR.
גלאים אלה יכולים להיות עשויים מחומרים כמו מרקורי קדמיום טלורייד (MCT) או מיקרובולומטרים,
המשנים התנגדות או טמפרטורה בתגובה לקרינת אינפרא אדום.
יצירת תמונות: מערך החיישנים של המצלמה לוכד את קרינת ה-LWIR הנפלטת מהסצנה שלפניה.
כל אלמנט חיישן (פיקסל) מתאים לכמות הקרינה הפוגעת בו, אשר מומרת לאחר מכן לאות חשמלי.
אותות אלו מעובדים ליצירת תמונה דיגיטלית המייצגת את התפלגות הטמפרטורה של הסצנה.
בתמונה זו, אזורים חמים יותר נראים בהירים יותר או מקודדים בצבע לפירוש קל יותר.
