الملخص: يتم تطبيق تكنولوجيا التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في مجالات مثل الطب والبحث العلمي والجيش. ومع ذلك، فإن الطرق التقليدية لتعديل الإشعاع الحراري غالبًا ما تركز على تمويه الأشعة تحت الحمراء وتكافح من أجل تلبية متطلبات تحسين التصوير الحراري. مؤخرًا، نشر فريق من جامعة سنترال ساوث نتائج بحثية في *Chinese Optics Letters* توضح بالتفصيل تصنيع الزجاج ببنية أسلاك نانوية مسامية باستخدام تقنية المسح بالليزر الفيمتو ثانية. ويعزز هذا الابتكار بنجاح انبعاثية الأشعة تحت الحمراء وأداء الإشعاع الحراري للمادة، مما يتيح للتصوير بالأشعة تحت الحمراء أن يعكس درجات الحرارة المحيطة الفعلية بشكل أكثر دقة. قدمت شركة Huari Laser الدعم الفني، حيث تلعب أجهزة ليزر الفيمتو ثانية- ذات الأداء العالي دورًا حاسمًا في التنفيذ الناجح للتجارب-مما يوضح موثوقية وقدرة معدات الليزر المنتجة محليًا في مجال-الأبحاث العلمية المتطورة.
المبدأ الأساسي: "النقش" بالليزر على الهياكل -الميكرو/النانو لتعديل خصائص الإشعاع الحراري
في التجربة، تم استخدام المسح بالليزر بالفيمتو ثانية لإنشاء مسامات نانوية موزعة بشكل موحد (قطرها 200-500 نانومتر) وهياكل أسلاك متناهية الصغر على السطح الزجاجي. تعمل هذه الهياكل الدقيقة/النانو- على تحسين امتصاص الضوء المرئي وانبعاث الأشعة تحت الحمراء بشكل كبير مع تقليل نفاذية الضوء المرئي؛ وهذا يمنح الزجاج قدرات إشعاع حراري فائقة، وبالتالي تحسين دقة التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء.
الشكل 1: (أ) رسم تخطيطي لاستئصال الزجاج بالليزر من جانب واحد - والمبادئ البصرية قبل وبعد العلاج؛ (ب) التشكل ثلاثي الأبعاد والارتفاع المقطعي - للزجاج بعد العلاج بالليزر.
الشكل 2: (أ) الامتصاص والنفاذية عبر نطاقات مختلفة من الطول الموجي؛ (ب) الابتعاثية والانعكاس عبر نطاقات مختلفة من الطول الموجي؛ يُظهر الشكل الداخلي (أ) صورًا بصرية لعينة الزجاج قبل وبعد العلاج بالليزر.
البيانات الرئيسية: تحسينات الأداء في لمحة سريعة
نطاق الضوء المرئي: بعد المعالجة بالليزر، يُظهر الزجاج زيادة في الامتصاص بنسبة 8% - 16.4% وانخفاضًا في النفاذية إلى 16% - 51%، مع تحسن كبير في تأثيرات التشتت.
نطاق الأشعة تحت الحمراء: يتم زيادة انبعاثية الأشعة تحت الحمراء بشكل كبير، مما يؤدي إلى قدرات إشعاع حراري تتفوق بكثير على الزجاج غير المعالج.
أداء التصوير: أظهرت الاختبارات التي أجريت في بيئة تسخين تبلغ 150 درجة وعلى أسطح جلد الإنسان أن درجة حرارة التصوير بالأشعة تحت الحمراء للزجاج المعالج تتطابق بشكل أوثق مع الظروف الفعلية، مع انحراف في درجة الحرارة أصغر بحوالي درجتين من الزجاج غير المعالج.
الإعداد التجريبي: ليزر الفيمتو ثانية باعتباره المحرك الأساسي
استخدمت التجربة نظام ليزر الفيمتو ثانية ذو معدل -تكرار-عالي من Huari Laser. من خلال استخدام مسح الجلفانومتر وتركيز عدسة F-ثيتا-والتحكم الدقيق في قوة الليزر وسرعة المسح والتباعد-حقق الفريق تصنيعًا فعالًا وموحدًا للهياكل الدقيقة- والنانو-على السطح الزجاجي.
اعتمد التنفيذ الناجح لهذه التجربة على تقنية ليزر الفيمتو ثانية عالية الأداء-التي توفرها شركة Huari Laser. توفر ليزر الفيمتو ثانية من Huari Laser مزايا رئيسية تجعلها الخيار المفضل لكل من الابتكار العلمي والتطبيقات الصناعية:
1. التحكم الدقيق في المعلمات: يمكن تعديل المعلمات الرئيسية مثل التردد وعرض النبض بمرونة لتلبية متطلبات المعالجة للمواد المختلفة. كان التكوين المحدد المستخدم في هذه التجربة مناسبًا تمامًا لتصنيع الهياكل الدقيقة - والنانو - على الزجاج.
2. أداء معالجة مستقر: تضمن طاقة الخرج المستقرة ودقة المسح العالية الاتساق والتكرار للهياكل الدقيقة - والنانو -، مما يوفر ضمانًا قويًا لموثوقية البيانات التجريبية.
3. نطاق التطبيق الواسع: إلى جانب تصنيع المواد اللازمة للتصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء، يمكن تطبيق أشعة الليزر هذه في مجالات مثل التصنيع الدقيق/النانو-، وتعديل سطح المواد، وتصنيع الأجهزة الإلكترونية الضوئية، مما يمكّن فرق البحث من استكشاف المزيد من الاتجاهات المبتكرة.
