IR-Empfindlichkeit von CCD-Kameras

Hallo,

da eine echte Wärmebildkamera (Mikrobolometer) ziemlich teuer ist (so ab

10.000 Euro aufwärts), frage ich mich, wie weit man die Infrarotempfindlichkeit einer "gewöhnlichen" CCD-Kamera "optimieren" kann - z.B. durch folgende Maßnahmen:

- Entfernen des evtl. vorhandenen IR-Filters

- entfernen des Glasdeckels vom CCD-Chip selbst, bzw. Ersetzen durch ein IR-durchlässiges Spezialglas bzw. PE-Folie

- Kühlen des Sensors mittels Peltier-Element

- maximale Verstärkung, Sammeln mehrerer Bilder, Überlagern zur Rauschminderung

- Verwendung einer echten IR-Optik (ZnSe, Germanium oder NaCl - optimal, aber auch recht teuer) oder wenigstens die Optik von einem 150-Euro- Nachtsichtgerät.

Ich weiss, das Wärmebilder bei Wellenlängen zwischen 2..10 Mikrometer gemacht werden und die Energie der Quanten dann eigentlich zu gering wird, hinreichend tief in das Silizium einzudringen und dort Ladungsträger zu bewegen, aber:

Bereits nur nach dem Entfernen des IR-Sperrfilters (zartgrüne Glasscheibe zwischen Objektiv und Chip) zeigt meine 3Com-Homeconnect in absoluter Dunkelheit einen heissen Lötkolben als deutlich sichtbaren hellen Fleck. Und der hat höchstens 250 Grad ... Mit all den genannten Maßnahmen (und vielleicht weiteren Ideen) müsste man es doch noch ein wenig tiefer schaffen, oder?

Hat jemand Interesse an dem Thema bzw. einschlägige Erfahrungen?

Frank

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Frank Esselbach
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IMHO einzige notwendige Massnahme, eh die einzige, die wirklich was bringt.

Die IR Empfindlichkeit von Si geht bis 1140nm, plusminus. Glas (auch Quarz) lässt eh bis etwa 2200 nm durch.

Verringert nur den Dunkelstrom. Lohnt nur, wenn du länger belichten kannst, über 1s etwa. Sonst verringert Kühlen die IR Empfindlichkeit, geringfügig jedenfalls.

Sinnvoll. Noch sinnvoller wäre längere Belichtungszeit. Oder EM-CCD, aber das wird wieder teuer.

Wozu?

Es braucht eine Minimalenergie, um die Ladungsträger zu trennen. Da nützt Eindringtiefe erst mal gar nix. Besser wäre Germanium, aber auch nicht soo viel. Quantendetektoren im IR gibt es auf Basis InSb, HgCdTe usw. Die müssen dann gekühlt werden. IIRC sind das aber Fotowiderstände, keine Elemente (?). Preis dürfte dann im üblichen Rahmen der Wärmebildkameras liegen...

Nur wenig. Lohnt nicht, IMHO.

--
mfg Rolf Bombach
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Rolf Bombach

Wieviel °C eines schwarzen Körpers sind das etwa?

Sichtbares Licht wegfiltern fällt mir da noch ein. Dafür gibt es ja Standardfilter ("Schwarzfilter") für IR-Remissionsfotografie.

Helmut Wollmersdorfer

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Helmut Wollmersdorfer

Helmut Wollmersdorfer schrieb:

Was mir noch einfiel: es gibt so eine Spezialfarbe mit nichtlinearer Kennlinie, die Licht mit doppelter Frequenz wieder abstrahlt. Zumindest war bei einem Infrarotlaser (0.5W) ein bläuliches Licht zu sehen. Der Wirkungsgrad scheint aber so schlecht zu sein dass es nicht sinnvoll einsetzbar ist, sonst würde man das vermutlich schon verwenden.

Gruß Jens

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Jens Dierks

Hallo,

ich habe noch was Interesanntes entdeckt: bei Conrad gibt es sog. IR-Indikatorkarten, deren Empfindlichkeit reicht bis 1500 nm und vielleicht ein wenig darüber hinaus. In diese Karten ist ein ca. 1 x 1 cm großes Pad eingeklebt, das einen fluoreszierenden Farbstoff enthält. Dieser wird mit blauem oder UV-Licht "aufgeladen" und strahlt die gespeicherte Energie aber nicht sofort wieder ab, sondern erst unter IR-Einfluss.

Wenn man nun mit einem Objektiv die Umgebung auf das Pad abbildet und dieses mit einer Kamera beobachtet ... dann bräuchte man nur noch immer in der Vertikalaustastlücke das Pad mit UV-LEDs anblitzen ... und hätte so viellecht eine Kamera die es immerhin bis 1500 nm bringt - oder?

Frank

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Frank Esselbach

Frank Esselbach schrieb:

er

tte

Hallo,

ob nun 900 oder 1500 nm, was n=FCtzt das wenn richtige Thermographie 8000= =20 bis 12000 nm braucht?

Bye

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Uwe Hercksen

Ja. Schott RG9 etwa, lässt 725-1035nm durch. Oder RG1000 (eher langsam bei 1000nm aufmachend) oder RG850, welches bei dieser Wellenlänge recht abrupt aufmacht. Geheimtipp (falls grad nix anderes da): UV-Filter wie BG24(A) oder UG5 machen ebenfalls um 680nm recht scharfkantig auf. Dieser Effekt ist bei UV-Filter-Anwendung sehr störend, hier nützlich ;-). Auch lässt sich so ein UG1 recht gut als Bandfilter im Bereich 700-800nm verwenden, bei allerdings eher schlechter Transmission.

Da gibt es mehrere Verfahren. Die Karten mit "Aufladung" wurden beschrieben, hier scheint eher ein Material mit enorm hoher optischer Nichtlinearität verwendet zu werden. (Genaugenommen ist die Dielektrizitätskonstante sehr nichtlinear mit der Feldstärke, für Freunde von Kerkos also nicht wirklich was neues ;-]). Aber eben, nichtlinear, also man braucht schon kräftig Feldstärke. Für Abbildungen also denkbar unge- eignet. Hat man mehr Leistung resp Intensität, so ab 10MW/cm^2, geht natürlich auch ein Stück Papier, welches man mit orange Textmarker bepinselt hat. Der rosa-orange von Stabilo mit dem Farbstofftank hat da bei Tests am besten abgeschnitten ;-). Dimensionen billiger als Profi- Equipment, dass ab 20-50MW/cm^2 eh abqualmt.

--
mfg Rolf Bombach
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Rolf Bombach

Rolf Bombach schrieb:

Wow, ein Textmarker der 10 Megawatt/cm^2 aushält, das ist doch ein heisser Tip fürs Militär :-).

Weihnachtliche Grüße, Jens

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Jens Dierks

Hi!

Daß ers aushält heißt nicht daß ers absorbiert. :-)

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Naja, ist schon kurz vor der Zerstörschwelle. Aber genau das ist ja das Problem mit kommerziellen Wandlerkarten. Hier absorbiert weder Papier noch Farbe. Hmm, jetzt wo du die Zahl wiederholst, kommt sie mir auch etwas klein vor. Ich hab vom Oszillator etwa

320mJ in 16ns, wären 20 MW. Der Strahl ist allerdings nicht 1cm quadratisch sondern 7mm rund, aha, 50MW/cm^2. Erklärt eher, warum manchmal leichte Funken auf der Oberfläche auftreten. Merkwürdigerweise gibt es noch keine Überschläge in der Luft, obwohl die Feldstärke des Lichts etwa 14kV/mm beträgt, wenn ich mich jetzt nicht verrechnet habe. Wahrscheinlich ist aber die Zeit zu kurz. Klar, der nichtlineare Effekt ist absurd klein. Die Wandlerkarten haben um Grössenordnungen grösseren Effekt, hab aber vergessen, was da für Substanzen drin sind (irgend ein Benzthiazol?). War AFAIK eine Zufallsentdeckung, die sofort patentiert wurde. Effekt ist aber für Bildgebung immer noch viel zu klein, und eben nichtlinear.
--
mfg Rolf Bombach
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Rolf Bombach

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