NASA 연구원의 적외선 이미지. 클릭하면 확대
적외선 감지기의 개발은 천문학에 도움이되었습니다. NASA는 지구상에서 많은 용도를 찾을 수있는 이전의 적외선 감지기에 대한 저렴한 대안을 개발했습니다. 이 감지기는 Quantum Well Infrared Photodetector (QWIP) 어레이라고하며 산불을 신속하게 감지하고 가스 누출을 감지하며 다른 많은 상업적 용도로 사용할 수 있습니다.
NASA가 주도하는 팀이 개발 한 저렴한 검출기는 이제 다양한“색”또는 파장의 보이지 않는 적외선을 볼 수 있습니다.
Quantum Well Infrared Photodetector (QWIP) 어레이라고하는이 검출기는 2003 년 3 월에 프로젝트가 발표되었을 때 세계에서 가장 큰 (백만 화소) 적외선 어레이였습니다. 과학 및 상업 응용 프로그램의 범위. 그러나 당시에는 흑백 사진으로 기존 사진을 만드는 것과 동일한 좁은 범위의 적외선 색상 만 감지 할 수있었습니다. 새로운 QWIP 어레이는 크기는 동일하지만 이제 광범위하게 적외선을 감지 할 수 있습니다.
NASA의 Goddard 우주 비행 센터의 Dr. Murzy Jhabvala 박사는이 프로젝트의 수석 수사관 인 Greenbelt의 Md. Dr.
적외선은 사람의 눈에는 보이지 않지만 일부 유형은 열에 의해 생성되고 인식됩니다. 종래의 적외선 검출기는 들어오는 적외선 입자 (적외선 광자)와 상호 작용하고이를 측정 및 기록 될 수있는 전류로 변환하는 다수의 셀 (픽셀)을 갖는다. 그것들은 원칙적으로 디지털 카메라에서 가시 광선을 변환하는 검출기와 유사합니다. 지정된 크기의 검출기에 배치 할 수있는 픽셀이 많을수록 해상도가 높아지고 NASA의 QWIP 어레이는 이전에 사용 가능한 최대 용량 인 300,000 픽셀 이전 QWIP 어레이보다 크게 발전했습니다.
NASA의 QWIP 검출기는 100 층 이상의 검출기 물질이 위에있는 GaAs (Galium Arsenide) 반도체 칩입니다. 각 층은 10 ~ 700 원자 두께의 매우 얇으며 양자 우물로 작용하도록 설계되었습니다.
양자 우물은 양자 역학이라고 불리는 미세한 세계의 기괴한 물리학을 사용하여 전류를 운반하는 기본 입자 인 전자를 포착하여 특정 에너지를 가진 빛만 방출 할 수 있습니다. 올바른 에너지를 가진 빛이 어레이의 양자 우물 중 하나에 부딪 치면, 방출 된 전자는 어레이 위의 별도 칩 (실리콘 판독 값이라고 함)을 통해 기록됩니다. 컴퓨터는이 정보를 사용하여 적외선 소스의 이미지를 만듭니다.
NASA의 오리지널 QWIP 어레이는 8.4 ~ 9.0 마이크로 미터의 파장을 가진 적외선을 감지 할 수 있습니다. 새로운 버전은 8 ~ 12 마이크로 미터의 적외선을 볼 수 있습니다. 양자 우물이 검출기 재료 층의 조성 및 두께를 변화시킴으로써 상이한 에너지 레벨로 광을 검출하도록 설계 될 수 있기 때문에 진보가 가능 하였다.
Jhabvala는“이 어레이의 광범위한 반응, 특히 원적외선 (8 ~ 12 마이크로 미터)은 적외선 분광법에 매우 중요합니다. 분광법은 물체와 다른 색상의 빛의 강도를 분석 한 것입니다. 물체의 외관 만 보여주는 간단한 사진과 달리 분광법은 물체의 화학 성분, 속도 및 운동 방향과 같은보다 자세한 정보를 수집하는 데 사용됩니다. 분광학은 범죄 수사에 사용됩니다. 예를 들어, 용의자의 옷에서 발견 된 화학 물질이 범죄 현장에서 발견 된 화학 물질과 일치하는지 확인하려면 천문학자가 별을 몇 킬로미터 떨어진 곳에서 직접 채취 할 방법이 없어도 별이 만들어지는 별을 결정하는 방법입니다.
QWIP 어레이의 다른 응용 분야는 다양합니다. NASA Goddard에서 이러한 응용 분야 중 일부는 다음을 포함합니다 : 대류권과 성층권 온도 연구 및 미량 화학 물질 식별; 나무 캐노피 에너지 균형 측정; 구름 층 방사율, 액적 / 입자 크기, 조성 및 높이 측정; 화산 폭발로 인한 SO2 및 에어로졸 배출; 먼지 입자 추적 (예 : 사하라 사막에서); 이산화탄소 흡수; 해안 침식; 해양 / 강 열 구배 및 오염; 지상 진영 및 대기 데이터 획득에 사용되는 방 사계 및 기타 과학 장비 분석; 지상 기반 천문학; 그리고 온도 소리.
잠재적 인 상용 응용 프로그램은 매우 다양합니다. 의료 기기에서 QWIP 어레이의 유용성은 잘 문서화되어 있으며 (N.Y.의 OmniCorder, Inc.) 가장 중요한 QWIP 기술 드라이버 중 하나가 될 수 있습니다. 악성 종양의 검출을 돕기 위해 OmniCorder Technologies의 256 x 256 협 대역 QWIP 어레이 사용의 성공은 현저합니다.
QWIP 어레이에 대한 다른 잠재적 인 상용 응용 분야는 다음과 같습니다. 산불 및 잔류 온 난지의 위치; 원치 않는 식생 침식의 위치; 작물 건강 모니터링; 식품 가공 오염, 숙성 및 부패 모니터링; 원격 지역에서 전력선 변압기 고장을 찾아 내고; 제지 공장, 채굴장 및 발전소와 같은 산업 운영으로부터의 유출 물 모니터링; 적외선 현미경; 다양한 종류의 열 누출을 찾고 새로운 샘물의 원천을 찾습니다.
QWIP 어레이는 어디에서나 컴퓨터에 사용되는 실리콘 칩을 생성하는 표준 반도체 기술을 사용하여 제조 할 수 있기 때문에 비교적 저렴합니다. GaAs는 실리콘처럼 큰 잉곳에서 성장할 수 있기 때문에 매우 크게 만들 수도 있습니다.
NASA Goddard의 인스트루먼트 시스템 및 기술 센터가 개발 노력을 주도했습니다. 메릴랜드 주 Adelphi에있는 육군 연구소 (ARL)는 QWIP 어레이의 이론, 설계 및 제작에 중요한 역할을했으며 오하이오 주 메이슨의 L3 / Cincinnati Electronics는 실리콘 판독 및 하이브리드 화를 제공했습니다. 이 작업은 지구 과학 기술 사무소가 고급 부품 기술 개발 프로젝트로 고안하고 자금을 지원했습니다.
원본 출처 : NASA 뉴스 릴리스
