ما هو الفرق بين الطيفية ، متعددة الأطياف ، ومفرط الطيف

August 23, 2024

الطيفية ، متعددة الأطياف ، فرط الطيف ، لا يمكن أن تخبر الفرق؟

التحليل الطيفي كوسيلة مهمة لتحليل العلوم الطبيعية ، غالبًا ما تستخدم التكنولوجيا الطيفية للكشف عن التركيب المادي للأشياء والتكوين الكيميائي والمؤشرات الأخرى. من ناحية أخرى ، يجمع قياس الطيف الصور بين التكنولوجيا الطيفية وتكنولوجيا التصوير ، حيث يجمع بين قدرة الدقة الطيفية وقدرة دقة الرسوم ، مما يؤدي إلى تحليل طيفي في الوجه في البعد المكاني ، والذي يُعرف الآن باسم تقنية التصوير المتعددة الأطياف والتصوير الفائق الطيف.

ما هو الفرق بين الطيفية ، متعددة الأطياف وفرط الطيف؟

نطاق

الطيف هو الضوء أحادي اللون مفصوفًا بالتشتت بعد النظام المشتت (مثل المنشورات ، شبكات الشبكات) ، من خلال نظام التصوير ، المتوقع على الكاشف ليصبح حجم الطول الموجي (أو التردد) للترتيب المتسلسل للنمط ، والذي يُعرف باسم الطيف البصري. يعتمد مطياف Ocean Optics على مبدأ التصميم والتصنيع.

موجات الضوء وفقًا لأطوال موجية مختلفة ، هناك أسماء مختلفة: أطوال موجية في 380 و 780 نانومتر بين موجات الضوء المعروفة باسم الضوء المرئي ، أقصر من 380 نانومتر يسمى الأشعة فوق البنفسجية ؛ وأطول ما يزيد عن 780 نانومتر للضوء الأشعة تحت الحمراء (ينقسم الضوء بالأشعة تحت الحمراء أيضًا إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة من الأشعة تحت الحمراء ، في منتصف الأشعة تحت الحمراء ، وما إلى ذلك).

متعدد الأطياف

تشير التكنولوجيا المتعددة الأطياف إلى الاستحواذ المتزامن لنطاقات طيفية بصرية متعددة (عادةً أكبر من أو تساوي 3) ، وفي الضوء المرئي على أساس الضوء بالأشعة تحت الحمراء والضوء فوق البنفسجي لتوسيع اتجاه تقنية الكشف الطيفي. تتمثل طريقة الإدراك الشائعة في مجموعة متنوعة من المرشحات أو تقسيم الشعاع ومجموعة متنوعة من مجموعات الأفلام الفوتوغرافية ، بحيث في الوقت نفسه ، على التوالي ، لتلقي نفس الهدف في مجموعة من الأشرطة الطيفية الضيقة المختلفة من إشارات الضوء المشعة أو المنعكسة ، للحصول على الهدف في عدة فرق طيفية مختلفة من الصورة. الصور المتعددة الأطياف الأكثر شيوعًا حولها هي تلك التي يتم التقاطها بواسطة كاميرات الألوان ، كما هو موضح أدناه ، والتي تحتوي على معلومات في ثلاثة نطاقات طيفية بصرية ، أحمر (1) ، الأخضر (2) والأزرق (3) ، من وجهة النظر الطيفية. إذا تمت إضافة المزيد من النطاقات إلى الكاميرا أو الكاشف ، مثل النطاقات (4) و (5) ، يمكن الحصول على صورة متعددة الأطياف مع نطاقات متعددة.

تتيح التقنية متعددة الطفح مع أجهزة التصوير تقديم معلومات متعددة الأطياف في شكل الصورة.

بالطبع ، من الممكن أيضًا استخدام الكاشف فقط للحصول على المعلومات الطيفية لنقطة مكانية واحدة. يمكن لـ Pixelteq ، وهي علامة تجارية من Ocean Optics ، مع تقنية تصفية الرقائق الفريدة ، أن تدرك الحصول على 8 قنوات من المعلومات الطيفية على رقاقة 9*9 سم ، والتي هي مناسبة بشكل خاص للتطبيقات ذات المساحة المرتفعة للغاية والمتطلبات التكلفة.

hypespectral

hypespectral هي تقنية دقيقة يمكنها التقاط وتحليل الأطياف نقطة تلو الأخرى في منطقة مكانية ، بسبب "الميزات" الطيفية الفريدة التي يمكن اكتشافها في مواقع مكانية مختلفة لكائن واحد ، وبالتالي يمكن اكتشاف المواد التي لا يمكن تمييزها بصريا.

مثال فرط الطيف: تتكون الصور من نطاقات أضيق (10-20 نانومتر). قد تحتوي الصور الفائقة الطيفية على مئات أو آلاف الفرق. بعد أن يتفاعل كائن مع الضوء من مصدر الضوء ويتم استلامه بواسطة جهاز تحليل طيفي غير مستهلك (على سبيل المثال ، مطياف) ، يمكن للجهاز أن يتفاعل بدقة مع الاختلافات في الكثافة في توزيع إشارة الضوء المستلمة على النطاقات الطيفية أيضًا المعروفة باسم المعلومات الطيفية. عند استخدام المعدات الفائقة الطيفية ، من منظور خصائص التصوير ، يمكنك فهم المعلومات الطيفية لكل موضع للعينة ، من منظور الخصائص الطيفية ، يمكنك فهم توزيع موضع الإشارة في نطاق طيفي معين ، وهو ، وهو ، يمكن للمعدات الفائقة الطيفية الحصول على معلومات تفاصيل أكثر ثراء. على سبيل المثال: يمكن للعين البشرية أن تتلقى فقط ثلاثة نطاقات طيفية في إشارة الطاقة الخفيفة للكائن: الأحمر والأخضر والأزرق. وهذا يعني ، غالبًا ما يشارنا إلى الألوان الأساسية الثلاثة ، ولكن في الواقع يمكننا أن نرى مزيجًا من هذه الألوان الثلاثة التي تنتجها البرتقالية والأرجواني والأخضر ولذا على الألوان الأكثر دقة. ومع ذلك ، لسنا قادرين على التمييز بين الفرق بين الأصفر النقي ومزيج من الأحمر والأخضر ، والذي يعرف أيضًا باسم "isochromatic". لكن التصوير الفائق الطيف يمكن أن يميز الفرق بسهولة.

أعلاه ، قد لا يمكن تمييز الصغار ، أحدهما "لون صلب" والآخر مزيج من الأحمر والأخضر ، ولكن بسبب اختلافاتها الطيفية ، يمكن تمييزهما باستخدام المعدات الطيفية. في تجاربنا ، تمثل البيانات التي تم الحصول عليها باستخدام مطياف متوسط الضوء المنبعث من جميع الجزيئات التي تتفاعل مع مصدر ضوء الحوادث على النطاق المكتشف بأكمله ، في حين أنه من الممكن الحصول على معلومات حول العينات في عدد قليل نطاقات محددة في نقاط مختلفة ضمن النطاق المكتشف. نتيجة لذلك ، لا يمكن لأي من هذه الأجهزة تقديم معلومات نموذجية جيدة جدًا في منطقة واحدة.

يمكن أن يكون التصوير الفائق الطيف (HSI) التماثل مع مئات أو آلاف النقطة المطيئة بالنقطة الواحدة التي تصطف بشكل وثيق معا وتركز على منطقة في نفس الوقت ، مع كل مطياف يعمل بشكل مستقل واكتساب معلومات طيفية حول موقعها. إخراج البيانات من HSI هو صورة ، أو دفق فيديو ، حيث يكون لكل بكسل طيفه الخاص ، ويحتوي كل طيف على مئات النطاقات الطيفية. تتيح قدرة "الطيف الكامل" على التصوير الفائق الطيفية رؤية الإشارات الطيفية في كل موقع مكاني يمكن تمييزه في مشهد ، أي يتم الحصول على مزيد من المعلومات الأبعاد. لذلك ، يمكن استخدام التصوير الفائق الطيفية في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، بما في ذلك تحديد العمل الفني ، وصحة المحاصيل ، ورسم الخرائط الساحلي ، والغابات ، والاستكشاف المعدني ، والبنية التحتية الحضرية والصناعية ، وجودة المنتج في خطوط الإنتاج ، والمراقبة البيئية ، وأكثر من ذلك.

طرق المسح الضوئي الفائق الطيف ونتائج التصوير

الفرق بين فرط التوقيت والمتعدد الأطياف

غالبًا ما يكون الطيف المميز للانعكاس للمادة معقدًا للغاية فيما يتعلق بالطول الموجي ، وقد لا يمكن تمييز ميزات دقيقة أخرى باستخدام طرق التصوير المتعددة الأطياف الخشنة.

تم تمييز المواد التي لا يمكن تمييزها عن تلك التي تم تحديدها باستخدام التصوير متعدد الأطياف (يسار) في الشكل أعلاه من خلال استخدام التصوير الفائق الطيف (يمين). والسبب في ذلك هو أنه نظرًا لأن فرط التوظيف يحتوي على المزيد من النطاقات الطيفية ، يمكن الحصول على ميزات بصمات الأصابع الأكثر تعقيدًا بدقة بدقة طيفية أعلى.

التطبيقات النموذجية

يمكن للأجهزة الفائقة الطيفية اكتشاف دهانات أو أصباغ معينة في الأشعة تحت الحمراء غير مرئية للعين البشرية. وبالمثل ، يمكن أن توفر أنظمة HSI في النطاق 60 أو 300 معلومات طيفية أكثر ثراءً عن انعكاس المادة من نظام متعدد الأطياف ، مما يتيح توصيفًا أكثر دقة للمادة. تعرض الصورة أدناه الصورة والمعلومات الطيفية التي تم الحصول عليها من قطعة من الأنسجة الحيوانية الطازجة الموضوعة على حزام ناقل في مختبر باستخدام مصور فائق الطيف:

طيف مناطق مختلفة: (أ) المناطق المسمى من الدهون النقية والرخام والهزيل النقي على عينات الأنسجة ؛ (ب) الطيف المسمى في مناطق مختلفة من المخطط (أ).

بالإضافة إلى ذلك ، يمكننا توفير برامج بديهية لتحليل التصوير وتصنيف وتصور المواد المختلفة ذات الخصائص الطيفية الفريدة. سواء تم الحصول على هذه البيانات من الهواء أو على الأرض أو في المختبر ، يمكنك رؤية تفاصيل على شاشة الكمبيوتر التي قد لا يمكن تمييزها عن طريق العين.

سابق

اتصل بنا

Author:

Mr. CHNSpec

بريد إلكتروني:

chnspec@colorspec.cn

Phone/WhatsApp:

+86 13758201662