Gece Görüş Sistemi Nasıl Çalışır?
Gece görüşünü gördüğünüzde aklınıza gelen ilk şey, gördüğünüz bir casus ya da aksiyon filmidir. Birisi, gece karanlığında bir gözlük takıyor ve karanlık bir binada, aysız bir gecede başka birini bulmak için. Ve merak etmiş olabilirsiniz "Bu şeyler gerçekten işe yarıyor mu? Aslında karanlıkta görebiliyor musun?" Cevap kesinlikle evet. Uygun gece görüş ekipmanlarıyla, aysız, bulutlu bir gecede 200 metre (183 m) uzakta duran bir insanı görebilirsiniz! Gece görüşü kullanılan teknolojiye bağlı olarak iki farklı şekilde çalışabilir.-Görüntü geliştirme - Bu, kızılötesi ışık spektrumunun alt kısmı da dahil olmak üzere, gözümüze görülemeyen, ancak görüntümüzü kolayca gözlemleyebildiğimiz noktaya kadar çoğaltan küçük ışık miktarlarını toplayarak çalışır.
- Termal görüntüleme - Bu teknoloji, sadece ışık olarak yansıtılmak yerine, nesneler tarafından ısı olarak yayılan kızılötesi ışık spektrumunun üst kısmını yakalayarak çalışır. Sıcak cisimler gibi daha sıcak nesneler, bu ışığı daha çok ağaçlar veya binalar gibi daha soğuk nesnelerden daha fazla yayarlar.
Kızılötesi ışık üç kategoriye ayrılabilir:
- Yakın kızıl ötesi (yakın kızıl ötesi) - Görünür ışığa en yakın, kızıl ötesi yakınlarda 0,7 ile 1,3 mikron arasında değişen dalga boyları ya da 700 milyarda bir metrenin 1.300 milyarda biri vardır.
- Orta kızılötesi (orta-IR) - Orta Kızılötesi, 1,3 ila 3 mikron arasında değişen dalga boylarına sahiptir. Hem yakın IR hem de orta IR, uzaktan kumandalar da dahil olmak üzere çeşitli elektronik cihazlar tarafından kullanılır.
- Termal-kızılötesi (termal-IR) - Kızılötesi spektrumun en büyük kısmını işgal eden termal-IR, 3 mikrondan 30 mikrona kadar değişen dalga boylarına sahiptir.
Termal-IR ve diğer ikisi arasındaki temel fark, termal IR'nin, yansıtılmak yerine bir nesne tarafından yayılmasıdır. Kızılötesi ışık atomik seviyedeki şeylerden dolayı bir nesne tarafından yayılır.
Atomlar
Atomlar sürekli hareket halindedir. Sürekli olarak titreşir, hareket eder ve dönerler. Oturduğumuz sandalyeleri oluşturan atomlar bile etrafta dolaşıyor. Katı maddeler hareket halindedir! Atomlar farklı uyarım durumlarında olabilir. Başka bir deyişle, farklı enerjilere sahip olabilirler. Bir atoma çok fazla enerji uygularsak, yer-durumu enerji seviyesi denen şeyi bırakabilir ve heyecanlı bir düzeye geçebilir. Uyarma seviyesi, ısıya, ışığa veya elektriğe atomun uyguladığı enerji miktarına bağlıdır.
Bir atom bir çekirdekten (protonları ve nötronları içerir) ve bir elektron bulutundan oluşur. Bu buluttaki elektronları, birçok farklı yörüngede çekirdeği çevrelemek olarak düşünün. Atomun daha modern görünümleri, elektronlar için ayrı yörüngeleri göstermese de, bu yörüngeleri atomun farklı enerji seviyeleri olarak düşünmek yararlı olabilir. Başka bir deyişle, eğer bir atoma biraz ısı uygularsak, daha düşük enerjili orbitallerdeki bazı elektronların, çekirdekten uzaklaşarak daha yüksek enerjili orbitallere geçişini bekleyebiliriz.
Bir elektron daha yüksek enerjili bir yörüngeye hareket ettikten sonra, sonuç olarak temel duruma geri dönmek ister. Ne zaman, enerjisini bir foton olarak - bir ışık parçacığı olarak bırakır? Her zaman foton olarak enerjiyi serbest bırakan atomlar görürsünüz. Örneğin, bir tost makinesindeki ısıtma elemanı parlak kırmızıya dönüştüğünde, kırmızı renk, kırmızı fotonları serbest bırakarak ısı tarafından uyarılan atomlardan kaynaklanır. Heyecanlı bir elektronun, rahat bir elektrondan daha fazla enerjisi vardır ve elektron, bu heyecanlı düzeye ulaşmak için bir miktar enerji emdiği gibi, bu enerjiyi yer durumuna geri döndürmek için serbest bırakabilir. Bu yayılan enerji fotonlar biçimindedir (ışık enerjisi). Yayılan foton, foton bırakıldığında elektronun enerjisinin durumuna bağlı olan çok özel bir dalga boyuna (renk) sahiptir.
Mercek, görüntülenen tüm nesnelerin yaydığı kızılötesi ışığa odaklanır.
Odaklanan ışık, kızılötesi dedektör elemanları tarafından taranır. Detektör elemanları, termogram adı verilen çok ayrıntılı bir sıcaklık modeli oluşturur. Termogramı yapmak için sıcaklık bilgisini elde etmek için, detektör dizisi için saniyenin yaklaşık otuzuncu katını alır. Bu bilgi dedektör dizisinin görüş alanında birkaç bin noktadan elde edilmiştir.
Dedektör elemanları tarafından oluşturulan termogram, elektrik impulslarına dönüştürülür.
Dürtüler, bir sinyal işleme birimine, bilgileri elemanlardan bilgiyi ekrana çeviren özel bir çip ile bir devre kartına gönderilir.
Sinyal işleme birimi, bilgileri kızılötesi emisyonun yoğunluğuna bağlı olarak çeşitli renkler olarak göründüğü ekrana gönderir. Tüm unsurlardan gelen tüm impulsların kombinasyonu görüntüyü yaratır.
Termal görüntüleme cihazlarının çoğu saniyede 30 kez tarama yapar. -4 derece Fahrenhayt (-20 santigrat derece) ila 3,600 F (2,000 C) arasında değişen sıcaklıkları algılayabilir ve normalde yaklaşık 0.4 F (0.2 C) sıcaklıktaki değişiklikleri tespit edebilir.
Basit Anlatımıyla,
Objektif lens yardımıyla ortamdaki kızılötesi ışınlar (foton) toplanır. Toplanan bu ışık, görüntü yoğunlaştırıcı tüpe gönderilir. Görüntü yoğunlaştırıcı tüp, elektronları ışık enerjisinin fotonlarına dönüştürmek için fotokatotlara sahiptir. Elektronlar tüp içinden geçerken delikli bir mikro levha (MCP) kullanılarak salınan atomların çarpışmasıyla yeni elektronlar elde edilir. Binlerce elektron oluşmasıyla deliklerden çıkış gerçekleşir. Görüntü yoğunlaştırıcı tüp çıkışında elektronlar fosforlu bir yüzeye çarpar. Fotonlar geçerken kanala göre konumlarını koruyarak mükemmel bir görüntü sağlar. Elde edilen görüntünün netliğini sağlamak için başka lenslerde kullanılır. İnsan gözünün iyi algılayabildiği yeşil renkli görüntü oluşur.
Kaynaklar,
https://electronics.howstuffworks.com/gadgets/high-tech-gadgets/nightvision.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Night_vision
