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近紅外線攝像原理與運用演變
2007/02/16 17:09:01瀏覽826|回應0|推薦3

近紅外線攝像原理與運用演變


使用軟片(或感光材料、感光元件)拍攝影像,最基本的條件就是要讓軟片(或元件)能夠對所拍攝的物體影像產生光化學(或光電)變化。

以軟片為例,在各種鹵化銀粒子中,AgCl(氯化銀)及AgI(碘化銀)的感光範圍可以從紫光波域延伸到部份的藍光波域,AgBr(溴化銀)則從紫光波域經藍光延伸到綠光波域,可是就沒有一種單純的鹵化銀粒子可以對黃光波域以上的波長感光。所以早期的暗房中,用紅燈做為安全燈。

但是,如果在AgBr中加入少量的AgI,則其感光範圍可以延伸到接近綠光的位置。直到1873年,德國的H. W. Vogel研究太陽光光譜特性時,偶然發現鹵化銀表層中加入染料可以改變鹵化銀的感光特性,於是他做了一連串的實驗來支持他的推理。首先使用珊瑚色染料(Coralline),使感度增進到黃光的範圍,接著使用綠色的苯氨染料(Green aniline dye)使感光乳劑可以對紅光感應。從此,染料成為照相技術的研究主題。

不過加入特定染料後的感光乳劑只對鹵化銀本身感應的光域及染料的對比色光域產生感應,其他的範圍仍然不能感應。這種特性對特定波長記錄感光最為有用,但是要想使 軟片對全部可見光感應,就需要大費周章了。直到1930年代初期,才有「正色片」(Ortho chromatic & Isochromatic)問世。

至於對近紅外線感應的研究,在1891Higgs使用二硫化合物(Bisulfite compound--Alizarine blue),感應到深紅及近紅外線的光線,及1900LEHMANN使用Alizarine blue加上Nigrosine等物質,感應到9,000A的光譜範圍。其後又有許多人嚐試過多種其他染料,直到1919Dicyanine的發現才進入穩定情況,並可感應到10,000A以上,但它的缺點是製作手續複雜且乾片的保存困難。

1919年華盛頓「化學局」(BUREAU OF CHEMISTRY)發現新的染料,叫(Krypto cyanine),具有穩定的特性,可以在調製乳劑時加入,感應範圍在7,0008,000A之間,終於成為可以量產的商品。

更進一步的結果是1925年由柯達公司的H. T. CLARKE發現的Neocyanine,感應範圍由6,5009,000A之間,如果加上氫氣處理,可以達到10,000A

第一次世界大戰期間(19311935),為了進行空中偵查敵方兵力佈署情形,對近紅外線感應劑的研究更是密集,而有Tricarbocyanine的發現,其感應光譜高達11,000AXenocyanine可到12,000A;以及1934年的Tetra-, Penta- carbocyanine可到13,000A(其最高測試光譜是13,600A)。

為何對13,500A以上的近紅外線照相未繼續發展下去?原因是:

1. 大氣中的水汽對近紅外線波長在14,000A15,000A間的吸收力最強,故受限制。

2.15,000A以上的感光材料,不易保管及處理,室溫、體溫等各種熱體幅射都會在軟片上造成陰翳(Fog)而降低了解析度,甚至破壞影像的完整性。而且在這個波長以上的,已屬於熱像範圍。

 

( 知識學習科學百科 )
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引用
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