Microbolometer biến bức xạ hồng ngoại thành một điểm ảnh nhiệt ra sao?
Khám phá mở rộng – Vật lý 11
Một điểm thu microbolometer hấp thụ bức xạ hồng ngoại, nóng lên một lượng nhỏ và đổi điện trở. Mạch đọc đo sự thay đổi đó; nhiều điểm thu đặt thành mảng tạo dữ liệu cho một ảnh nhiệt.
Ánh sáng không nhìn thấy vẫn mang năng lượng
Vật phát bức xạ trong những dải bước sóng phụ thuộc trạng thái của nó. Hệ quang đưa phần bức xạ trong dải làm việc tới cảm biến. Vật liệu hấp thụ ở mỗi điểm thu nhận một phần năng lượng này.
Phần thu được thiết kế để sự thay đổi nhiệt độ có thể tạo tín hiệu đo được. Điện trở phụ thuộc nhiệt độ nối một quá trình quang với một đại lượng điện, nên không cần mắt người nhìn thấy tia hồng ngoại.
Vì sao cần nhiều điểm thu?
Một điểm cho tín hiệu của một phần ảnh. Mảng điểm cùng hệ quang cho phép ghi sự phân bố bức xạ theo các vị trí khác nhau. Phần mềm xử lý và gán màu giúp người đọc phân biệt các mức tín hiệu.
Hình dung một bảng ô, mỗi ô trả lời nơi nó đang nhìn tới gửi bao nhiêu bức xạ phù hợp. Màu đỏ, vàng hay xanh trên màn hình là cách biểu diễn, không phải màu thật của bức xạ tới cảm biến.
Từ tín hiệu tới nhiệt độ còn một bước suy luận
Điện trở thay đổi không tự cho biết chính xác nhiệt độ mọi vật. Hệ cần hiệu chuẩn và xét bức xạ do vật phát cùng phần phản xạ từ môi trường. Đặc tính phát xạ và đường truyền quang đều ảnh hưởng việc suy nhiệt độ.
Microbolometer cũng không đại diện cho tất cả cảm biến hồng ngoại. Có loại tạo tín hiệu theo cơ chế khác; vì vậy, không nên gọi mọi camera hồng ngoại là cùng một thiết bị.
Ghi nhớ: hồng ngoại được hấp thụ → nhiệt độ điểm thu đổi → điện trở đổi → mạch đọc tạo dữ liệu ảnh. Hiểu chuỗi này giúp tách tín hiệu đo được khỏi kết luận về nhiệt độ, và khỏi khả năng nhìn xuyên vật cản.