Re: Laserrelvad
Postitatud: 24 Apr, 2024 19:25
P.S. Tooksin siia ühe viite, mida valgustite teemal taustainfot kogudes sattusin lugema. Teadusuuringu "Damage thresholds of silicon-based cameras for in-band and out-of-band laser expositions " ("Ränipõhiste kaamerate kahjustuslävendid nähtava riba ja ribavälise laserkiirgusega valgustamisel") on avaldanud Optica Publishing Group aastal 2022.
https://opg.optica.org/ao/fulltext.cfm? ... &id=470599
Lühikokkuvõte: uuriti 100 millisekundi vältel kolme eri laseriga (532 nm, 1072 nm, 1970 nm) valgustamise mõju neljale eri kaamerasensorile. Leiti lävendid, millest alates tekib osaline ja terve kiibi pimestatus ja kiibi kahjustus. Autorid mainivad, et kirjanduses on väga varieeruvaid andmeid, kahjustuste lävendiks raporteeriti alates kümnest kilovatist ruutsentimeetrile kuni 200 kilovatini.
Valgustuse periood valiti teadmise põhjal, et soojuslik tasakaal räniandurite pinnal pidavat saabuma 100 mikrosekundi jooksul pärast valgustuse algust. Valiti tuhat korda pikem valgustus, et kaamerate soojuslikud "puhvrid" täituks. Värvikaameratelt eemaldati enne katseid NIR filtrid.
Esimese püsikahjustuse tasemena märgati värvikaameratel (mustvalged olid vastupidavamad) punase ja sinise tajumise tõusu ning rohelise tajumise langust. Arvati, et kahju tekib Bayeri filtri ja mikroläätsede maatriksi kihis, all olev räni säilitab tundlikkuse.
Teine kahjustuste tase algab uurijate hinnangul siis, kui pinnatemperatuurid jõuavad vahemikku 550-950 C, mil räni veel ei sula, aga alumiiniumi ja vase sulamid juba muudavad olekut. Andurite read lühistuvad, kaamera väljundis võib näha musti tulpasid või riste, mikrofotod näitavad anduri maatriksis "tabamusi".
Kolmas kahjustuste tase on uurijate hinnangul kogu kaadri püsiv pimestus - see algab, kui räni jõuab sulamistemperatuurini ja toimub pindmiste kihtide ablatsioon. CCD kaameral lühistuvad read kokku ja tihti kaob pilt tervikuna eest. CMOS protsessiga toodetud kaamerad on visamad: kahjustuse kõrval olevad pikslid jäid töövõimeliseks ja näitasid pimestuse lõppedes uuesti pilti, kui kogu andurit soojuslikult ära ei "küpsetatud".
Ajutist pimestumist uuriti in-band (kaamerale nähtava) ja out-of-band (kaamerale nähtamatu) valgusega. Pimestumine toimus nähtavale valgusele lähemal hulga kergemini (10 w/cm2 vs 10 astmel 4..5 w/cm2), mainitakse kõige madalamat piksli "täis saamise" läve 35 mW / cm2 (1072 nm infrapunalaser) ja kõige suuremat 6 kW / cm2 (1970 nm infrapunalaser). Saadi lisainfot küllastumise viisi kohta: see ei tulene kaamera sisepeegeldustest, vaid fotoelektronide ülevoolust ühelt anduri elemendilt teisele.
https://opg.optica.org/ao/fulltext.cfm? ... &id=470599
Lühikokkuvõte: uuriti 100 millisekundi vältel kolme eri laseriga (532 nm, 1072 nm, 1970 nm) valgustamise mõju neljale eri kaamerasensorile. Leiti lävendid, millest alates tekib osaline ja terve kiibi pimestatus ja kiibi kahjustus. Autorid mainivad, et kirjanduses on väga varieeruvaid andmeid, kahjustuste lävendiks raporteeriti alates kümnest kilovatist ruutsentimeetrile kuni 200 kilovatini.
Valgustuse periood valiti teadmise põhjal, et soojuslik tasakaal räniandurite pinnal pidavat saabuma 100 mikrosekundi jooksul pärast valgustuse algust. Valiti tuhat korda pikem valgustus, et kaamerate soojuslikud "puhvrid" täituks. Värvikaameratelt eemaldati enne katseid NIR filtrid.
Esimese püsikahjustuse tasemena märgati värvikaameratel (mustvalged olid vastupidavamad) punase ja sinise tajumise tõusu ning rohelise tajumise langust. Arvati, et kahju tekib Bayeri filtri ja mikroläätsede maatriksi kihis, all olev räni säilitab tundlikkuse.
Teine kahjustuste tase algab uurijate hinnangul siis, kui pinnatemperatuurid jõuavad vahemikku 550-950 C, mil räni veel ei sula, aga alumiiniumi ja vase sulamid juba muudavad olekut. Andurite read lühistuvad, kaamera väljundis võib näha musti tulpasid või riste, mikrofotod näitavad anduri maatriksis "tabamusi".
Kolmas kahjustuste tase on uurijate hinnangul kogu kaadri püsiv pimestus - see algab, kui räni jõuab sulamistemperatuurini ja toimub pindmiste kihtide ablatsioon. CCD kaameral lühistuvad read kokku ja tihti kaob pilt tervikuna eest. CMOS protsessiga toodetud kaamerad on visamad: kahjustuse kõrval olevad pikslid jäid töövõimeliseks ja näitasid pimestuse lõppedes uuesti pilti, kui kogu andurit soojuslikult ära ei "küpsetatud".
Ajutist pimestumist uuriti in-band (kaamerale nähtava) ja out-of-band (kaamerale nähtamatu) valgusega. Pimestumine toimus nähtavale valgusele lähemal hulga kergemini (10 w/cm2 vs 10 astmel 4..5 w/cm2), mainitakse kõige madalamat piksli "täis saamise" läve 35 mW / cm2 (1072 nm infrapunalaser) ja kõige suuremat 6 kW / cm2 (1970 nm infrapunalaser). Saadi lisainfot küllastumise viisi kohta: see ei tulene kaamera sisepeegeldustest, vaid fotoelektronide ülevoolust ühelt anduri elemendilt teisele.
Veel teadlaste oma kokkuvõtet:We can observe that the number of saturated pixels increases slowly with laser intensity up to ∼0.1W/cm2. Above this laser intensity, the number of saturated pixels on the CCD array augments very rapidly, and the sensor becomes fully saturated around 10W/cm2. It is important to note here that the saturation of the sensor is not due to scattering and reflections from the lens in front of the camera, but mainly by the saturation of the amplification stage by an overflow of photoelectrons from the irradiated pixels.
Minu isiklik järeldus: kaamera hävitamine on siiski raske töö, pimestamine on suurusjärkude võrra kergem. Kaamerat tasub pimestada tema oma nähtava valguse lainepikkustel, pikalaineline infrapuna ei sobi.As summarized in Fig. 9, full-chip dazzling of all tested 2-D cameras (CMOS, CCD), occurs for in-band laser intensities between 5 and 30kW/cm2, which are 2–3 orders of magnitude lower than the laser intensities for their damage threshold (D150%, D2line). Conversely, for out-of-band (1970 nm) exposure, full-chip dazzling occurs for intensities between 200 and 540kW/cm2, near the laser intensities for their damage thresholds. Finally, for all silicon-based cameras tested (linear, CMOS, CCD, monochrome, and color), permanent damage occurs for laser intensity between 150kW/cm2 and 1.5MW/cm2 on the sensor chip.
