لقد أنشأنا عدسة جديدة يمكنها إخراج الكاميرات الحرارية من أفلام التجسس ووضعها في جيبك الخلفي

مثل شيء من فيلم تجسس ، فإن الكاميرات الحرارية تجعل من الممكن “رؤية” الحرارة عن طريق تحويل الأشعة تحت الحمراء إلى صورة. يمكنهم اكتشاف الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الحيوانات والمركبات والمعدات الكهربائية وحتى الأشخاص – مما يؤدي إلى تطبيقات متخصصة في عدد من الصناعات.

على الرغم من هذه التطبيقات ، تظل تقنية التصوير الحراري باهظة الثمن بحيث لا يمكن استخدامها في العديد من المنتجات الاستهلاكية مثل السيارات ذاتية القيادة أو الهواتف الذكية.

يعمل فريقنا في Flinders University بجد لتحويل هذه التكنولوجيا إلى شيء يمكننا جميعًا استخدامه ، وليس مجرد شيء نراه في أفلام التجسس. لقد طورنا عدسة تصوير حراري منخفضة التكلفة يمكن زيادتها وإدخالها في حياة الأشخاص العاديين. تم نشر النتائج التي توصلنا إليها في مجلة Advanced Optical Materials.

التصوير الحراري عبر الصناعات

للتصوير الحراري تطبيقات واضحة في المراقبة والأمن ، نظرًا لقدرته على اكتشاف البصمة الحرارية للأشخاص. ليس من المستغرب أن تستخدم قوات الدفاع في جميع أنحاء العالم هذه التكنولوجيا – بما في ذلك في أستراليا.

في الطب ، يمكن استخدامه للكشف عن أنسجة ذات درجة حرارة أعلى. هذا يعني أن الكاميرات الحرارية مفيدة في الكشف غير الجراحي للأورام ، والتي تعمل عند معدل استقلاب (ودرجة حرارة) أعلى من الأنسجة السليمة.

يلعب التصوير الحراري أيضًا دورًا مهمًا في استكشاف الفضاء. على سبيل المثال ، يمكن استخدامه لتصوير النجوم والمجرات والكواكب البعيدة ، لأن ضوء الأشعة تحت الحمراء يمكنه اختراق سحب الغبار بشكل أفضل بكثير من الضوء المرئي. يلتقط تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا أيضًا صورًا بالأشعة تحت الحمراء – وقدرته على رؤية أطوال موجية “أكثر احمرارًا” تفتح لنا زوايا جديدة من الكون.

اقرأ المزيد: قام خبيران بتفكيك الصور الأولى لتلسكوب جيمس ويب الفضائي ، وشرح ما تعلمناه بالفعل

معالجة معضلة التكلفة العالية

أعلاه ليست سوى بعض الأمثلة في قائمة طويلة من التطبيقات المتخصصة للتصوير الحراري. ومع ذلك ، يمكن أن يكون لهذه التكنولوجيا العديد من الاستخدامات المحتملة إذا لم يكن إنتاجها باهظ التكلفة.

تأتي التكلفة المرتفعة ، جزئيًا ، من المواد المستخدمة في إنتاج عدسات الكاميرا. تحتاج هذه العدسات إلى خصائص خاصة تسمح باستخدامها مع الأشعة تحت الحمراء بطريقة لا تستطيع العدسات القياسية استخدامها.

تمتص معظم الزجاجات والبلاستيك الأشعة تحت الحمراء ، لذا يجب استخدام مواد باهظة الثمن مثل الجرمانيوم أو سيلينيد الزنك. يمكن أن يكون من الصعب تصنيع كلتا المادتين وصيانتهما ؛ الجرمانيوم عنصر حاسم في نقص المعروض ، وسيلينيد الزنك يحتوي على عناصر سامة.

أراد فريقنا مواجهة تحدي العدسة بشكل مباشر. لقد طورنا بوليمرًا جديدًا مصنوعًا من كتل البناء منخفضة التكلفة والوفرة من الكبريت وسيكلوبنتادين (مركب عضوي يتخذ شكل سائل عديم اللون).

تكلفة المواد الخام للعدسة التي طورناها أقل من سنت واحد لكل عدسة. بالمقارنة ، يمكن أن تكلف بعض عدسات الجرمانيوم آلاف الدولارات.

يمكن أيضًا تشكيل هذه العدسة الجديدة القائمة على الكبريت وصبها في مجموعة متنوعة من الأشكال المعقدة من خلال التقنيات الشائعة المستخدمة في صناعة البلاستيك. هذه التقنيات أبسط وأقل استهلاكًا للطاقة من تلك المستخدمة في إنشاء عدسات الأشعة تحت الحمراء التقليدية – مما يقلل التكلفة بشكل أكبر ويجعل البوليمر أكثر قابلية للتوسع.

كان مفتاح تطوير هذه المادة هو معرفة كيفية استخدام البنتادين الحلقي كغاز للتفاعل مع الكبريت. من خلال القيام بذلك ، يمكننا التحكم بدقة في تكوين البوليمر الناتج – مما يؤدي إلى عدسة ذات قدرات محسّنة للتصوير الحراري.

على الرغم من كونه معتمًا تمامًا للضوء المرئي ، فإن البوليمر لديه أعلى انتقال للأشعة تحت الحمراء طويل الموجة من أي بلاستيك تم الإبلاغ عنه – مما يعني أنه يمكن استخدامه مع كاميرا التصوير الحراري.

التطبيقات الممكنة

يفتح تطوير هذه المادة الأبواب أمام العديد من تطبيقات التصوير الحراري الجديدة التي لم تكن ممكنة من قبل.

يمكن للسيارات ذاتية القيادة استخدام هذه التقنية لاكتشاف المشاة أو المركبات – حتى في الإضاءة المنخفضة أو الضباب. أو يمكن استخدامه في الزراعة لمراقبة الري وصحة المحاصيل. الأهم من ذلك ، سيكون في متناول المزارعين.

تتميز العدسة الجديدة أيضًا بخفة وزنها ، مما يساعد على التصوير الجوي بالطائرة بدون طيار.

أخيرًا ، يمكن دمجها في الإلكترونيات الاستهلاكية مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر وأنظمة التشغيل الآلي للمنزل ، على سبيل المثال لا الحصر. سيمكن ذلك المستخدمين من التقاط صور حرارية أو مقاطع فيديو في أي وقت من هواتفهم. حتى أنه يمكن استخدامه لإنشاء الجيل التالي من أجهزة إنذار الدخان.

أدت التطورات التي تم تطويرها في هذه الدراسة الجديدة إلى تقليل حاجز استخدام التصوير الحراري بشكل كبير – وقد تساعد في إحداث ثورة في كيفية استخدامه في حياتنا اليومية.

اقرأ المزيد: لقد أنشأنا جهازًا يمكن أن يسمح بالتشخيص الفوري للمرض – مع تركيبه داخل عدسة هاتفك