Biofotonica - The Wizard Tecnology

Telecamere Infrarosso Xenics

La Xenics NV è una Società Belga produttrice di Telecamere ad infrarosso. Essa progetta e costruisce telecamere o visori sensibili in tutto il range dell'infrarosso, utilizzando sensori InGaAs per il vicino infrarosso (SWIR: 0.9-1.7 μm), InSb per il medio infrarosso (MWIR: 3-5μm) e microbolometri per il lontano infrarosso o infrarosso termico (LWIR: 7-14μm).

ELENCO Telecamere InGaAs XENICS

Modello Formato (Pixels) Sensore / Range spettrale Conversione A to D (bit) Minimo Tempo Esposizione Frame Rate (fps) Cooling Interfaccia Opzioni
Bobcat-320 320 x 256 InGaAs
0.9-1.7µm
14 1 μs 100 o 400 TE cooled GigE o CL
Bobcat-320-Gated 320 x 256 InGaAs
0.9-1.7µm
14 0.1 μs 400 TE cooled GigE o CL
Bobcat-640-CL 640 x 512 InGaAs
0.9-1.7µm
14 1 μs 100 TE1- stabilized GigE o CL 0.4 to 1.7 µm (VisNIR)
Cheetah-640-CL 400Hz 640 x 512 InGaAs
0.9-1.7µm
14 1 μs 444 TE1 o TE3 CL 0.4 to 1.7 µm (VisNIR)
Cheetah-640-CL 865Hz 640 x 512 InGaAs
0.9-1.7µm
14 1 μs 865 TE1 o TE3 CL 0.4 to 1.7 µm (VisNIR)
Cheetah-640-CL 1730Hz 640 x 512 InGaAs
0.9-1.7µm
14 1 μs 1730 TE1 o TE3 CL 0.4 to 1.7 µm (VisNIR)
Cougar-640 640 x 512 InGaAs
0.9-1.7µm
24 12ns-0.7 s 1,24 LN2 (77K) CL
Rufus-640-Analog 640 x 512 InGaAs
0.9-1.7µm
14 1 μs 25 TE1- stabilized Analog 0.4 to 1.7 µm (VisNIR)
XS-1.7-320 320 x 256 InGaAs
0.9-1.7µm
14 1 μs 60 o 100 Uncooled USB2 0.4 to 1.7 µm (VisNIR)
Xeva-1.7-320 320 x 256 InGaAs
0.9-1.7µm
12 o 14 1 μs 60/100/350 TE1 o TE3 USB2 o CL 0.4 to 1.7 µm (VisNIR)
Xeva-1.7-640 640 x 512 InGaAs
0.9-1.7µm
14 1 μs 25 o 90 TE1 o TE3 CL
Xeva-2.35-320 TE4 320 x 256 T2SL
1-2.35µm
14 1 μs 100 o 350 TE4 USB2 o CL
Xlin-1.7-3000 3 x 1024 InGaAs
0.9-1.7µm
14 1 μs 12.5 MHz Uncooled

ELENCO Telecamere MWIR InSb XENICS

Modello Formato (Pixels) Sensore / Range spettrale Conversione A to D (bit) Minimo Tempo Esposizione Frame Rate (fps) Cooling Interfaccia Opzioni
Tigris-640-MCT 640 x 512 MCT
3.7 – 4.8µm
14 1 μs 117 Stirling cooled GigE o CL Broad Band 1.5 – 6.0µm
Tigris-640-InSb 640 x 512 InSb
3.6 – 4.9µm
14 0.1 μs 250 Stirling cooled GigE o CL Broad Band 1.5 – 5.4µm
XCO-MCT-640 640 x 512 MCT
3.7 – 4.8µm
14 1 μs 120 Stirling cooled GigE o CL Specifica per sorveglianza
XCO-InSb-640 640 x 512 InSb
3.7 – 4.8µm
14 1 μs 300 Stirling cooled CL Specifica per sorveglianza

Scarica le Specifiche tecniche

ELENCO Telecamere LWIR Microbolometri XENICS

Modello Formato (Pixels) Sensore / Range spettrale Conversione A to D (bit) NEDT (mK) Frame Rate (fps) Termografia Interfaccia Dimensioni Peso
Gobi-640 640 x 480 Uncooled
microbolometer (a-Si)
8-14µm
16 50 50 -20/2000°C GigE o CL 49 x 49 x 61 mm < 208 g
Raven-640-Analog 640 x 480 Uncooled
microbolometer (a-Si)
8-14µm
14 50 o 75 30 NO GigE o CL 49 x 49 x 61 mm 222 g
Serval-640-GigE 640 x 480 Uncooled
microbolometer (a-Si)
8-14µm
14 55 50 NO -20/2000°C GigE 55 x 55 x 122 mm 470 g

Per definizione, tutta la radiazione elettromagnetica che abbia una lunghezza d'onda di valore superiore a quella del rosso (con maggior precisione superiore ai 700nm) ed inferiore a quella delle micronde (con maggior precisione inferiore ai 14μm) viene indicata come radiazione infrarossa.

Dato che tutti i corpi, sia a temperatura ambiente che molto freddi (come il ghiaccio) emettono radiazione infrarossa, questa è spesso indicata come regione "termica" dello spettro elettromagnetico.

Laser Modules

Maggiore è la temperatura di un corpo e maggiore è l'energia radiante spettrale. Gran parte di questa emissione non è utilizzabile dai sistemi di visione in quanto viene assorbita dall'acqua o altri elementi dell'atmosfera. Esistono però molte bande spettrali utilizzabile al fine della detection e sono quelle corrispondenti alle bande IR sopra citate (SWIR, MWIR,LWIR).

TECNOLOGIA VICINO INFRAROSSO (SWIR)

Le telecamere sensibili nella regione spettrale 0.9-1.7 μm hanno la capacità di offrire informazioni cmplementari alle più note telecamere termiche. Esse infatti utilizzano in maggior parte la luce riflessa, molto similmente a quello che fanno le telecamere visibili oppure lo stesso occhio umano. Anche per questo le immagini che ne provengono (seppur in bianco e nero o falsi colori) sono paragonabili in risoluzione e dettagli alle immagini visibili. Questi sensori possono essere raffreddati tramite stadi Peltier, eliminando quindi la necessità far scorrere acqua o azoto liquido al proprio interno, riuscendo a raggiungere sensibilità molto spinte mantenendo dimensioni progettuali ridotte. Grazie a particolari tecniche produttive si può estendere la loro sensibilità sia nel visibile ( 0.4-1.7 μm ) che nell'infrarosso (0.9-2.5 μm) aumentando il parco delle applicazioni sostenibili.

APPLICAZIONI TELECAMERE INDIUM GALLIUM ARSENIDE (InGaAs):

STUDIO DI LASER: Grazie ai detector InGaAs è possibile rilevare ed analizzare molte tipologie di laser con emissione nella regione spettrale del vicino infrarosso. Spesso viene studiata la riflessione del laser attraverso un corpo (target) di materiale inerte; in questa situazione risulta determinante minimizzare gli effetti di diffusione dovuti ad agenti atmosferici. Questo è possibile grazie all’appropriato utilizzo di telecamere InGaAs calibrate in fabbrica. E’ molto importante anche la loro capacità di risolvere gli impulsi laser nel tempo, così da permetterne una precisa analisi evolutiva. Sensibilità, precisione e linearità di risposta fanno di questi detector la miglior soluzione tecnologica per lo studio della propagazione di raggi laser.

Riflessione del laser telecamere inGaAs

TELECOMUNICAZIONI: vengono utilizzati laser a 1.3 e 1.5 µm per lo studio della propagazione del fascio attraverso fibre ottiche

Fascio fibre ottiche

IMAGING DI WAFER DI SILICIO: viene sfruttata la proprietà del Si di essere trasparente alla banda spettrale del vicino IR per poter vedere eventuali difretti di costruzione sottostanti

DETERMINAZIONE DELLA PRESENZA DI ACQUA: l'acqua assorbe moltissimo a 1.45 µm, creando in questo modo una regione "buia" nell'immagine visualizzata. E' possibile sfruttare questa caratteristica per determinare la presenza di acqua oin piante, frutta o vegetali.

imaging di wafer di silicio
determinazione presenza acqua

IMAGING IPERSPETTRALE: con il simultaneo utilizzo di uno spettrografo che seleziona le opportune lunghezze d'onda, è possibile individuare e visualizzare immagini relative alla sola emissione o riflessione di interesse. Si aprono quindi innumerevoli applicazioni sia nel microscopico (studio di farmaci e molecole) sia nel macroscopico (in astronomia stelle e galassie hanno forte emissione nel vicino IR).

spettrografo immagini
spettrografo immagini

RESTAURO DI BENI CULTURALI: i materiali con i quali sono stati dipinti i quadri hanno una riflessione diversificata nell’infrarosso. Sfruttando tale proprietà è possibile osservare un quadro in maniera “complementare” al visibile, scoprendo quali siano stati gli eventuali ripensamenti dell’artista o eventuali zone predisposte al deterioramento.

spettrografo immagini restauro quadri

VISULIZZAZIONE DI FONTI DI CALORE ATTRAVERSO IL VETRO: le classiche termocamere non riescono ad oltrepassare il “muro” del vetro in quanto quest’ultimo non è trasparente nella banda 7-13 µm.

termocamera vetro

TECNOLOGIA MEDIO INFRAROSSO (MWIR)

Un detector agente nella regione spettrale del medio infrarosso è in genere costituito di materiale semiconduttore ( HgCdTe o InSb), questo lo rende sensibile fra i 3 ed i 5 µm. Alcune applicazioni richiedono invece una sensibilità maggiormente estesa, il produttore è in grado di operare in modo da raggiungere bande spettrali più ampie, 1-5 µm (InSb) o 2.5-5 µm (HgCdTe). Questa tipologia di detector è sempre raffreddata, la Xenics in particolare utilizza sistemi Stirling raggiungendo almeno 77K.

APPLICAZIONI TELECAMERE INDIUM ANTIMONIDE (InSb):

MARCATURE IR: sempre in ambito militare e sfruttando i principi sopraccitati risulta di particolare interesse lo studio delle “flares”, cioè di quei finti bersagli che vengono lanciati da aerei e navi per ingannare i missili da cui stanno per essere colpite. La CO2 scaricata da missili ed aerei permette l’individuazione e lo studio delle traiettorie degli stessi. La visualizzazione dei gas emessi da questi oggetti ne permette lo studio delle relative traiettorie, al fine di migliorare le manovre eversive.

studio delle flares

IMAGING AD ALTA SENSIBILITÀ: la caratteristica più peculiare dei sensori Indium Antimonide è la grande sensibilità termica potendo raggiungere differenze di temperature inferiori ai 0.02 °C. Questo è il motivo per cui molte Insdustrie integrano una telecamera di questo genere nei loro Dipartimenti di Ricerca e Sviluppo.

s

APPLICAZIONI MEDICALI: la sensibilità di questi sensori è sfruttata anche in campo medicale, ove possono essere evidenziati i flussi sanguigni attraverso tessuti viventi.

TEST NON DISTRUTTIVI: Utilizzando una lampada alogena impulsata si irradia calore ad un campione in genere composto da più materiali e se ne visualizza la dissipazione attraverso la superficie con l’ausilio di una termocamera sensibile nel range 3 – 5 µm, in quanto essa ha una sensibilità tale da indentificare anche minime variazioni della temperatura propagata.

TERMOGRAFIA AD ELEVATA VELOCITÀ: questo tipo di termografia apre le porte a tutte quelle applicazioni ove sia necessario acquisire una sequenza di immagini con elevata velocità, fino anche al Khz. E' quindi ideale per quei processi termici che si evolvono molto rapidamente, il tutto non va comunque a scapito della sensibilità, che grazie alle ultime generazioni di Focal Plance array rimane eccellente. Sono inoltre in genere presenti tutti gli accorgimenti hardware e software per la corretta sincronizzazione dell'acquisizione con gli eventi da dover osservare. Tipici esempi applicativi sono il monitoraggio di esplosioni o la propagazione di gas, test di materiali e procedure di riscaldamento o raffreddamento di processi ad elevata dinamica.

TECNOLOGIA LONTANO INFRAROSSO O INFRAROSSO TERMICO (MWIR)

Per decine di anni i sensori termici, basati su tecnologia infrarossa sono stati utilizzati esclusivamente dalle Forze Armate per rilevare attività umane, grazie proprio all'emissione termica molto evidente dei corpi, dei veicoli e degli animali che genera un contrasto nell'immagine con l'ambiente circostante. Questi sensori possono essere raffreddati o meno I sensori non raffreddati hanno in pratica un resistore per ogni pixel, denominato microbolometro e costituito di Silicio amorfo (a-Si) oppure ossido di Vanadio (Vox). Il valore del resistore cambia a seconda della radiazione incidente, in particolare quella infrarossa che ne riscalda la superficie. La resistenza cambia per ogni pixel, viene processata al fine di generare un'immagine sul nostro computer o monitor. Tipicamente la struttura di microbolometri è ottimizzata per avere maggior sensibilità nella banda spetrale 8-14µm.

Un sensore LWIR raffreddato è un fotodetector costituito per lo più di materiale semiconduttore, in genere HgCdTe (Mercury-Cadmium-Telluride) o QWIP (Quantum Well Infrared Photodetector). In questa tipologia di telecamere i fotoni vengono trasformati in elettroni ed in seguito letti dall'elettronica. Raffreddare sensori termici ha senso a seconda dell'applicazione, in particolare quando si vuole ottenere un'immagine priva al massimo di rumore, si raggiungono in genere temperature pari a 77K e la regione di detection si riduce a 7-1212 µm.

APPLICAZIONI TELECAMERE TERMICHE O MICROBOLOMETRICHE (Asi,Vox)

SORVEGLIANZA: Sicuramente la più comune delle applicazioni. Spesso risulta difficoltoso tenere sotto controllo una zona riservata al fine di garantirne l’inaccessibilità ad eventuali intrusi, in quanto le zone sono ampie e durante la notte le distanze visive diminuiscono esponenzialmente. Una soluzione a questa problematica viene offerta dall’utilizzo di una rete di telecamere sensibile nella regione spettrale del lontano infrarosso.

Un detector di questo tipo è sensibile solo agli oggetti che emettono calore, in questo modo, durante la notte saranno perfettamente riconoscibili corpi “caldi” come uomini o animali.

SALVATAGGIO: è chiaro come sia più semplice l’individuazione di persone disperse in mare o in ambienti vasti, soprattutto durante la notte.

VISIONE ATTRAVERSO LA NEBBIA: la trasparenza di nebbia al lontano infrarosso permette agli aerei la possibilità di manovra anche in difficili condizioni climatiche.

DETERMINAZIONE DI CORTOCIRCUITI : Un corcocircuito o un malfunzionamento genera una dissipazione di calore anomala, dotando la telecamera di un'ottica che permetta la messa a fuoco e la risoluzione giusta in un target di piccole dimensione, l'individuazione diviene particolarmente facile.

ANTI INCENDIO: la sensibilità al calore permette una veloce individuazione delle fonti principali dello stesso al fine di porre fine più velocemente ai suoi effetti. Si pensi quali possano essere i vantaggi dell’utilizzo di una camera di queste caratteristiche per i velivoli canader, per i quali sapere quale sia l’origine dell’incendio è determinante per un risparmio di “viaggi” per raccogliere acqua e tempo di spegnimento.

Infine molte altre applicazioni vengono risolte se le telecamere sono opportunamente calibrate per consentire la MISURA DELLA TEMPERATURA di oggetti a distanza.

MANUTENZIONE PREDITTIVA: è un tipo di manutenzione che permette di prevedere il tempo entro il quale si manifesterà un guasto. Producendo le parti deteriorate un maggior attrito e quindi una maggior produzione di calore, la termografia è in grado di evidenziare le zone che più necessitano riparazione. E' una tecnica spesso usata nei controlli di processo industriale.

TERMOGRAFIA EDILE: è tra le metodiche non distruttive maggiormente utilizzate per la diagnostica delle patologie edilizie. Infatti tutti gli edifici sono soggetti a degrado a causa dell'invechiamento dei materiali e della prolungata mancanza di manutenzione.

La termografia consente di poter operare all'interno degli edifici senza dover sospendere le normali attività, limitando al minimo i disagi per gli abitanti; permette inoltre di evitare ulteriori traumi a strutture dissestate, limitando il numero dei saggi distruttivi ai punti realmente rappresentativi per la formulazione del quadro disgnostico generale.

TERMOGRAFIA SPETTRALE: questa tecnica sfrutta le caratteristiche spettrali di alcuni materiali o gas per eseguire dei controlli qualità. Per esempio può essere utilizzata durante il processo di costruzione di lampade. Grazie all'uso aggiunto di particolari filtri può essere determinata la distribuzione di temperatura del vetro, oppure la distribuzione di temperatura del filamento all'interno del bulbo. Questa distribuzione può essere misurata spettralmente a definite bande di assorbimento solo se i materiali interessati sono trasparenti per la termografia.

VULCANOLOGIA: una telecamera sensibile al calore ha molte possibilità di impiego in un campo dove lo studio di ambienti come i vulcani, dove il calore è il fenomeno dominante. L'Infrarosso inoltre permette di discernere l'emissione di ceneri vulcaniche dalle nuovle e risulta quindi utilissima per aerei di linea che avrebbero grossi problemi ad attraversare la zona di interesse.

© 2017 Biofotonica srl - p.IVA 01456550530 - www.biofotonica.it info@biofotonica.it
Sede Legale: Via Amedeo Bocchi 300, 00125 Roma Tel: +390681175637 Mob: +393920301676 Fax: +390689280737