नासा के एक शोधकर्ता की अवरक्त छवि। बड़ा करने के लिए क्लिक करें
अवरक्त डिटेक्टरों का विकास खगोल विज्ञान के लिए एक वरदान रहा है। नासा ने पिछले अवरक्त डिटेक्टरों के लिए एक सस्ता विकल्प विकसित किया है, जो पृथ्वी पर यहां कई उपयोग पा सकता है। डिटेक्टर को क्वांटम वेल इन्फ्रारेड फोटोडेटेक्टर (क्यूडब्ल्यूआईपी) सरणी कहा जाता है, और यह जल्दी से जंगल की आग को हाजिर कर सकता है, गैस लीक का पता लगा सकता है, और कई अन्य व्यावसायिक उपयोग कर सकता है।
नासा के नेतृत्व वाली टीम द्वारा विकसित एक सस्ती डिटेक्टर अब "रंग," या तरंग दैर्ध्य की एक श्रृंखला में अदृश्य अवरक्त प्रकाश देख सकता है।
डिटेक्टर, जिसे क्वांटम वेल इन्फ्रारेड फोटोडेटेक्टर (QWIP) एरे कहा जाता है, मार्च 2003 में प्रोजेक्ट की घोषणा के समय दुनिया का सबसे बड़ा (एक मिलियन-पिक्सेल) इंफ्रारेड एरे था। यह एक विस्तृत के लिए पारंपरिक इन्फ्रारेड डिटेक्टर तकनीक का कम लागत वाला विकल्प था। वैज्ञानिक और वाणिज्यिक अनुप्रयोगों की सीमा। हालांकि, उस समय यह केवल इन्फ्रारेड रंगों की एक संकीर्ण श्रेणी का पता लगा सकता था, जो केवल काले और सफेद रंग में एक पारंपरिक तस्वीर बनाने के बराबर था। नई QWIP सरणी समान आकार है, लेकिन अब एक व्यापक रेंज पर अवरक्त समझ सकती है।
नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर, ग्रीनबेल्ट, एमडी, के प्रधान अन्वेषक डॉ। मुरजी झाबवाला ने कहा, '' इन्फ्रारेड वेवलेंथ की एक सीमा को देखने की क्षमता एक महत्वपूर्ण अग्रिम है जो QWIP तकनीक के संभावित उपयोग को बढ़ाएगा।
इंफ्रारेड लाइट मानव आंख के लिए अदृश्य है, लेकिन कुछ प्रकारों को गर्मी के रूप में माना जाता है। एक पारंपरिक अवरक्त डिटेक्टर में कई सेल (पिक्सेल) होते हैं, जो अवरक्त प्रकाश (एक अवरक्त फोटॉन) के एक आने वाले कण के साथ बातचीत करते हैं और इसे एक विद्युत प्रवाह में परिवर्तित करते हैं जिसे मापा और रिकॉर्ड किया जा सकता है। वे डिटेक्टरों के सिद्धांत के समान हैं जो एक डिजिटल कैमरे में दृश्यमान प्रकाश को परिवर्तित करते हैं। जितने अधिक पिक्सेल दिए गए आकार के डिटेक्टर पर रखे जा सकते हैं, उतना अधिक रिज़ॉल्यूशन, और NASA के QWIP सरणियाँ पहले के सबसे बड़े उपलब्ध 300,000 पिक्सेल QWIP सरणियों से अधिक महत्वपूर्ण हैं।
नासा का QWIP डिटेक्टर गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) सेमीकंडक्टर चिप है जिसमें शीर्ष पर डिटेक्टर सामग्री की 100 से अधिक परतें हैं। प्रत्येक परत बेहद पतली होती है, जिसमें 10 से 700 परमाणु मोटे होते हैं, और परतों को क्वांटम कुओं के रूप में कार्य करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
क्वांटम कुएं सूक्ष्म जगत की विचित्र भौतिकी को नियोजित करते हैं, जिसे क्वांटम यांत्रिकी कहा जाता है, इलेक्ट्रॉनों को फंसाने के लिए, मौलिक कण जो विद्युत प्रवाह को ले जाते हैं, ताकि केवल एक विशिष्ट ऊर्जा के साथ प्रकाश उन्हें जारी कर सके। यदि सही ऊर्जा के साथ प्रकाश सरणी में एक क्वांटम कुओं से टकराता है, तो मुक्त इलेक्ट्रॉन सरणी के ऊपर एक अलग चिप के माध्यम से बहता है, जिसे सिलिकॉन रीडआउट कहा जाता है, जहां इसे दर्ज किया जाता है। अवरक्त स्रोत की एक छवि बनाने के लिए एक कंप्यूटर इस जानकारी का उपयोग करता है।
नासा का मूल QWIP सरणी 8.4 और 9.0 माइक्रोमीटर के बीच तरंग दैर्ध्य के साथ अवरक्त प्रकाश का पता लगा सकता है। नया संस्करण 8 से 12 माइक्रोमीटर के बीच अवरक्त देख सकता है। अग्रिम संभव था क्योंकि क्वांटम कुओं को डिटेक्टर सामग्री परतों की संरचना और मोटाई को अलग करके विभिन्न ऊर्जा स्तरों के साथ प्रकाश का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है।
"इस सरणी की व्यापक प्रतिक्रिया, विशेष रूप से दूर अवरक्त में - 8 से 12 माइक्रोमीटर - अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए महत्वपूर्ण है," झबवाला ने कहा। स्पेक्ट्रोस्कोपी किसी वस्तु से विभिन्न रंगों पर प्रकाश की तीव्रता का विश्लेषण है। एक साधारण तस्वीर के विपरीत, जो किसी वस्तु की उपस्थिति को दर्शाता है, स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग ऑब्जेक्ट की रासायनिक संरचना, गति और गति की दिशा जैसी अधिक विस्तृत जानकारी एकत्र करने के लिए किया जाता है। स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग आपराधिक जांच में किया जाता है; उदाहरण के लिए, यह बताने के लिए कि क्या किसी संदिग्ध कपड़ों पर पाया गया रसायन एक अपराध स्थल पर मेल खाता है, और यह कैसे खगोलविदों का निर्धारण करता है कि सितारों से बना है, भले ही सीधे नमूना लेने का कोई रास्ता नहीं है, सितारों के साथ कई खरब मील दूर हैं।
QWIP सरणियों के लिए अन्य अनुप्रयोग कई हैं। नासा गोडार्ड में, इनमें से कुछ अनुप्रयोगों में शामिल हैं: ट्रोपोस्फीयर और स्ट्रैटोस्फीयर तापमान का अध्ययन करना और ट्रेस रसायनों की पहचान करना; पेड़ चंदवा ऊर्जा संतुलन माप; मापने बादल परत उत्सर्जन, छोटी बूंद / कण आकार, संरचना और ऊंचाई; ज्वालामुखी विस्फोट से SO2 और एरोसोल उत्सर्जन; ट्रैकिंग धूल के कण (सहारा रेगिस्तान से, उदा।); CO2 अवशोषण; तटीय कटाव; महासागर / नदी थर्मल ग्रेडिएंट और प्रदूषण; ग्राउंड ट्रुटिंग और वायुमंडलीय डेटा अधिग्रहण प्राप्त करने में उपयोग किए जाने वाले रेडियोमीटर और अन्य वैज्ञानिक उपकरणों का विश्लेषण; जमीन आधारित खगोल विज्ञान; और तापमान लग रहा है।
संभावित वाणिज्यिक अनुप्रयोग काफी विविध हैं। चिकित्सा उपकरण में QWIP सरणियों की उपयोगिता अच्छी तरह से प्रलेखित (OmniCorder, Inc. में N.Y.) है और सबसे महत्वपूर्ण QWIP प्रौद्योगिकी चालकों में से एक बन सकता है। घातक ट्यूमर का पता लगाने में सहायता के लिए 256 x 256 संकीर्ण बैंड QWIP सरणियों का उपयोग ओमनीकॉर्डर टेक्नोलॉजीज की सफलता काफी उल्लेखनीय है।
QWIP सरणियों के लिए अन्य संभावित व्यावसायिक अनुप्रयोगों में शामिल हैं: जंगल की आग का स्थान और अवशिष्ट गर्म स्थान; अवांछित वनस्पति अतिक्रमण का स्थान; फसल स्वास्थ्य की निगरानी; खाद्य प्रसंस्करण संदूषण, पकने और खराब होने की निगरानी करना; दूरस्थ क्षेत्रों में विद्युत लाइन ट्रांसफार्मर की विफलता का पता लगाना; कागज मिलों, खनन स्थलों, और बिजली संयंत्रों जैसे औद्योगिक कार्यों से अपशिष्टों की निगरानी; अवरक्त माइक्रोस्कोपी; थर्मल लीक की एक विस्तृत विविधता की खोज, और वसंत पानी के नए स्रोतों का पता लगाना।
क्यूडब्ल्यूआईपी सरणियां अपेक्षाकृत सस्ती हैं क्योंकि उन्हें मानक अर्धचालक प्रौद्योगिकी का उपयोग करके गढ़ा जा सकता है जो हर जगह कंप्यूटर में उपयोग किए जाने वाले सिलिकॉन चिप्स का उत्पादन करता है। उन्हें बहुत बड़ा भी बनाया जा सकता है, क्योंकि गाएस सिलिकॉन की तरह ही बड़े सिल्लियों में उगाए जा सकते हैं।
नासा के गोडार्ड में इंस्ट्रूमेंट सिस्टम एंड टेक्नोलॉजी सेंटर द्वारा विकास प्रयास का नेतृत्व किया गया। आर्मी रिसर्च लेबोरेटरी (ARL), Adelphi, Md।, QWIP एरे के सिद्धांत, डिजाइन और निर्माण में सहायक थी, और मेसन, ओहियो के L3 / सिनसिनाटी इलेक्ट्रॉनिक्स ने सिलिकॉन रीडआउट और संकरण प्रदान किया। इस काम के लिए, एक उन्नत घटक प्रौद्योगिकी विकास परियोजना के रूप में पृथ्वी विज्ञान प्रौद्योगिकी कार्यालय द्वारा वित्त पोषित किया गया था।
मूल स्रोत: NASA न्यूज़ रिलीज़
