Table of Contents
إن الأدوات البصرية العالية الدقة - التي تبث من التلسكوبات الفلكية والميكروبات المتجانسة - التي تستخدم أجهزة الاستشعار المتقطعة - والمصفوفات الليزرية - والتي تُستخدم في الوقت الحاضر، والتي تُستخدم في تصميمها على نحو غير دقيق، هي أكثر أنواعها إلحاحاحا، وتُستخدم في هذا النوع من المطاعم، وتُستخدم هذه المادة في حساسية متطورة من الصور.
Understanding Stray Light: Sources and Consequences
مصادر الضوء الشعاعي
وينشأ الضوء الشعاعي من مصادر متعددة داخل نظام بصري، وتشمل المصادر الأولية ما يلي:
- Surface reflections] - Uncoated optical surfaces can reflect 4-8 of incident light per interface. In multi-element systems, these reflections accumulate and can create Afghan images or veiling glare.
- Scattering from contaminants] – Dust, stampes, and microscopic imperfections on optical surfaces scatter light in all directions.
- Internal reflections fromميكانيكية structures] - Light that hits the interior walls of lens barrels, baffles, or mounts can bounce back into the optical path.
- Diffraction from edges and apertures] – Light diffracting around aperture stops orميكانيكي الحواف يمكن أن يخلق أنماطا خفية.
- external illumination] – Ambient light entering the system through housing seams or from sources outside the field of view.
النتائج المتعلقة بأداء الصك
وتزداد آثار الضوء المضيق بشدة في تطبيقات الإصطدام العالية، ففي التصوير الفلكي، يمكن للضوء المضلل من القمر أو ضوء الشمس المبعثرة أن يزيل هذه المجرات الخالي من الرصاص، وفي التداخل الليزري، تؤدي الانعكاسات الخافضة إلى آثار طفيفة من حيث الكمية، تؤدي إلى إحداث إشارات قياسية طفيفة، وإلى ضعف نسبة الإفصاح الضوئي.
دور التدوينات البصرية في قمع شراي الخفيف
إن المعاطف البصرية هي أفلام رقيقة - وغالبا ما تكون عشرة إلى مئات من المقاييس السميكة - مما يغير الخصائص المعبرة أو النسيجية أو المخففة للسطح الذي تغطيه، وبضبط تدخل الموجات الخفيفة داخل هذه الطبقات، يمكن للمهندسين أن يقللوا بشكل كبير من التأملات غير المرغوبة والضوء المتناثر، كما أن أنواع الطلاء الرئيسية المستخدمة في القمع الخفيف.
التكليفات المضادة للتفشي
(ب) إن المعاطف المأخوذة من مادة الأشعة المقطعية تزيل التأملات عند الوصل بين الهواء والزجاج (أو غيرها من المواسير الفرعية) - يمكن أن يؤدي تطويع واحد من نوع " الفلوريد " ، وهو عادة فلوريد المغنزيوم، إلى خفض التأمل إلى نحو 1.5 في المائة في موجة واحدة.
الترميزات الاستيعابية
(أ) إذا كانت المعاطف تمنع التأمل، فإنها لا تزيل الضوء الذي سبق أن تحطم، أما المعاطف المزروعة والمحتوية على مواد مرئية من نوع (G-F-F-F-F) فهي تسمى أيضاً أضواء الصبغة السوداء (F-F-F-I) وتتحول إلى حرارة، وتُستخدم مواد مثل الطلاء المحتوي على الكربون، أو الألومون العضوي المتخصّصّ في السطح الأمامي (G)
التكويجات السوداء للمكونات الميكانيكية
وبالإضافة إلى استيعاب المعاطف، تستخدم العديد من الأدوات عناصر ميكانيكية " ممزقة " ، وهي إما مطلية بالنهاية السوداء للزجاج أو تعطى سطحاً مجهزاً بالنسيج (مثلاً عن طريق الإنفجار أو الكيماوي) تليها التضليل الأسود، وتُرسم مواضع النسيج في طبقة التمصق، مما يجعل الجزء شبه ألفي ذي انعكاسات حرجة جداً.
المقاتلات المتعددة وأجهزة التجميل
For more demanding applications, multilayer coatings with graded -link layers -called rugate filters-offer flexible spectral control. A rugate coating refractive index varies sinusoidally with depth, creating a “notch” rejection band at a specific wavelength. This allows designers to suppress narrow — stray light, for example from a laser excitation source,
التدوينات المُعدّلة
وقد أحدثت عمليات الانجاز الأخيرة في مجال علم النانوات سطحاً يُذكر فيه هيكل العيون - نمط دوني مُتفجر من التهوية المُخَلَّفة، مما يُنشئ مؤشراً للتدرج يزيل عملياً التأمل على مجموعة واسعة من الزوايا والألواح الموجية. ] Black siliconconconluor، ينتج 99 في المائة من المواصفات
الاعتبارات الرئيسية المتعلقة بالتصميمات من أجل قمع الستار الخفيف
ويتطلب تصميم نظام فعال للتغليف توازن الأداء البصري مع القيود الميكانيكية والبيئية والقيود المفروضة على التكاليف، وتهيمن العوامل التالية على عملية التصميم.
خصوصية الوفرة
وكل أداة بصرية تعمل على نطاق واسع، ويجب أن تكون المعاطف المزروعة بالأشعة فوق البنفسجية على النحو الأمثل لتلك الفرقة؛ أما المعاطف المصممة للطيف المرئي فستؤدي بشكل ضعيف في الجزء القريب من الحمراء، وعلى العكس من ذلك، فإن المعاطف ذات النطاق العريض التي تعمل من 400 ميل نانوغرام إلى 1100 نانو متر، فهي أساسية بالنسبة للعديد من الكاميرات العلمية والصناعية.
Angle of Incidence
وتتوقف آثار التكرار والتدخل بشدة على الزاوية التي يضرب فيها الضوء السطح، وقد يظهر التغليف بالأشعة فوق البنفسجية على النحو الأمثل للمعدلات العادية (0) زيادة التأمل عند 45 درجة أو 60 درجة، وفي النظم ذات الحقول العتيقة الواسعة، مثل المقراب العريضة أو الكثافة المائية، يجب تصميمها للحفاظ على انعكاس منخفض في جميع المجالات، وهذا يتطلب في كثير من الأحيان [الرسم الضوئي: صفر]
الدوام والمقاومة البيئية
كما أن المعاطف البصرية يجب أن تنجو من التنظيف، والتدوير الحراري، والرطوبة، وأحيانا الفراغ أو ظروف الارتفاع العالية، كما أن المعاطف الصلبة، مثل تلك التي تستخدم طبقات السيو أو تي أو 2، قد تُودع نتيجة التهرب من الأوعية الحرارية، لإنتاج أفلام كثيفة أو مقاومة للدموع، وبالنسبة للتطبيقات الفضائية، فإن المعاطف تُختبر في بيئة مضللة.
التقليل من التكرار
وحتى التصفيات المنخفضة التردد يمكن أن تبعث الضوء إذا كان سطحها خام أو مربوط بالثقوب، ويجب التقليل من صغر حجم المعاطف أثناء الترسب، وبالنسبة لتطبيقات الفرز فوق الصوتي (مثلاً في أجهزة الكشف عن الموجات المتناهية الصغر مثل LIGO)، فإن مركز التستر على الأصفاد ينتج معطفاً سلساً بصورة استثنائية يقل عن 0.1 مليون قطعة.
تكنولوجيا التكرار المتقدمة والابتكارات الحديثة
النطاق العريض وشركة برود آنغل للتبادل
ويمكن لتقنيات الترسيب الحديثة مثل الترسيب في طبقة الذرية أن تسمح بصنع المعاطف ذات السميك والتكوين الخاضعين للرقابة الدقيقة.() ويمكن لأكسيد الألومنيوم المزروعة وأكاسيد الهفنيوم أن تحقق ] ريلانية تقل عن 0.5 في المائة من 300 نانوغرام إلى 1600 نانوغرام في شكل صومعة فوق 60 درجة.
التزلج الأسود
والسيليكون الأسود سطح نانو مهيكل يلتقط الضوء من خلال انعكاسات داخلية متعددة، ويكاد يكتمل استيعابه على الطيف الشمسي، ولكن يلزم تجهيز دقيق بعد التجهيز لجعله مستقرا في الهواء ومقاوما للشيخوخة، وقد طورت أفرقة البحث ] المعاطف السودية التجارية التي تُستخدم في التنظيف البصري وأجهزة التنظيف الحراري.
التقاط الصور المتحركة والميثامتيريا
Intamaterials- structures with sub —wavelength features-offer unprecedented control over electromagnetic waves. Designs such as plasmonic absorbers can funnel light into paling layers, achieving near‐unity absorption over narrow wavelength bands. although largely experimental, visible —wavelength metamaterial coatings have been demonstrated0
تطبيقات عبر الصكوك العليا
أجهزة التلسكوب والصكوك الفلكية
وتستخدم المقراب الأرضية الكبيرة (مثل مرصد كك، والمتعقّب الكبير جدا) [(FLT:0)) للتصفيات ذات النطاق الترددي على المرايا الأولية والثانوية [(FLT:1]) لتعظيم النسيج والتقليل من الضوء المتناثر من القمر أو السواتل الصناعية (الأشعة البكترية) وتجميع معاطف البافلات البلاستيكية مثل البوليستراني الأسود(30).
نظم الاستنساخ والتصوير
In epifluorescence microscopes, AR coatings on the objective lenses and dichroic mirrors suppress the laser excitation beam while transmit the weaker emission signal. Multiband AR coatings are used to concur image multiple fluorophores. In super-resolution microscopy (STED, PALM), even a stray photon can bluror final design
نظم الليزر وشبكة الملاحين
(ب) إن المعاطف الضوئية على مرايا الغلاف الليزري مصممة بحيث تعكس بشكل كبير في الموجة اللازرية (التي غالباً ما تكون 99.99 في المائة) وضوء مضاد للتضخم في موجات أخرى لقمع اللمسات الأرضية (Lefinks)
المتداخلون والمحررون من المحركات
Inutter interferometers, such as those used for gravitational —wave detection (LIGO, Virgo), have the most stringent straylight requirements. The mirrors with multilayer dielectric stacks that achieve reflectionivities of about 99.999% with scattering losses below 1 pp.
الاتجاهات والتحديات المستقبلية
Metasurfaces and Tunable Coatings
ويمكن أن تتيح المعاطف السائلة المجمدة البلاستيكية يوما ما إجراء تعديل دينامي للتعبير أو الاستيعاب، مما يتيح الأدوات اللازمة للتكيف مع ظروف مختلفة من الضوء الضئيل، وفي الوقت نفسه، فإن المضارب المزودة بمكونات نشطة (مثل مواد التغيير التدريجي مثل المادة الثانية) تعد بمعاطف يمكن أن تتغير بين الدول المعبرة والمرتدة، غير أن هذه المواد تظل في مرحلة البحث إلى حد كبير.
التكويــن لضمــان مــن المــنتصف إلى الشــعبة وفرقة تيراهرتز
ويعمل العديد من أدوات المطياف العالية الدقة في نطاق متوسط الأشعة تحت الحمراء أو تيراهارتز (الثالث) حيث تكون المعاطف التقليدية أقل فعالية، وتُعد مواد نوفية مثل المبيدات المتعددة الكائنات في المنطقة، ومعاطف النسيج الأسود المكيّفة للث، ومصاميم التلفازات،
الاستدامة البيئية
وكثيراً ما تنطوي عمليات الترسيب المسببة للتكثيف في استخدام الطاقة على غرف فراغ وكثافة للمواد الكيميائية الخطرة (مثلاً، السيليكون الأسود) وهناك دفعة متزايدة نحو أساليب الترسيب الأخضر، مثل ترسيب طبقة الذرية باستخدام سلائف أقل سمية، وأجهزة التغليف الطويلة التي تقلل الحاجة إلى إعادة التكرار، بالإضافة إلى أن العديد من المعاطف السوداء تعتمد على مواد كربونية أو نادرة الطاقتها؛
خاتمة
ويظل الضوء من أكثر العقبات استمراراً في تحقيق الأداء النهائي لأي أداة بصرية عالية الدقة، وتوفر المعاطف البصرية وسيلة قوية ودقيقة لقمع الضوء المضيق في جسمه عن طريق إزالة الانعكاسات من الأسطح الجليدية، أو الضوء المبعثرة على جدران السكن، أو الرش على المعاطف غير المقصودة.
وبالنسبة للمهندسين والعلماء الذين يصممون هذه النظم، فإن التعاون مع أخصائيي التغليف واستخدام برامجيات التصميم المصدق عليها أمر أساسي لتلبية المواصفات المطلوبة للأجهزة البصرية في الغد.