Sensore infrarosso a doppia banda per monitoraggio termico

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I sistemi di imaging a infrarossi sono sempre più utilizzati nel monitoraggio della sicurezza, nella prevenzione dei disastri e nell’osservazione ambientale, dove sono richiesti rilevamento termico preciso e identificazione affidabile dei target in condizioni variabili. In questo contesto, Fujitsu ha sviluppato un sensore a infrarossi a doppia banda basato su una struttura Type-II superlattice (T2SL) con oltre un milione di pixel per applicazioni di monitoraggio ad alta sensibilità.

Rilevamento a doppia lunghezza d’onda per ambienti di monitoraggio complessi
Il sensore sviluppato rileva sia la radiazione infrarossa a lunghezza d’onda media (MWIR) sia quella a lunghezza d’onda lunga (LWIR), consentendo il rilevamento multispettrale simultaneo all’interno di una singola struttura di pixel. Questa capacità migliora la distinzione dei target rispetto al rumore di fondo rispetto ai sensori infrarossi convenzionali a lunghezza d’onda singola.

Il sensore è in grado di rilevare differenze di temperatura pari o inferiori a 0,05 °C, permettendo l’identificazione di piccole variazioni termiche sia in scenari di monitoraggio diurno sia notturno. Queste caratteristiche sono rilevanti per applicazioni come i sistemi di rilevamento ottico su satellite e su piattaforme aeree, dove sono richieste osservazioni a lunga distanza e una discriminazione termica accurata.




Prestazioni di rilevamento per sistemi di difesa e prevenzione dei disastri
Le potenziali applicazioni includono sistemi di monitoraggio per la difesa e la prevenzione dei disastri, dove l’analisi dei modelli termici può supportare il rilevamento precoce di attività umane, movimenti di oggetti e rischi ambientali. Tra gli esempi di utilizzo figurano la localizzazione di persone durante operazioni di soccorso, l’identificazione precoce di incendi boschivi e il monitoraggio degli tsunami tramite osservazione termica.

Il sensore può inoltre supportare l’ispezione delle infrastrutture, i sistemi di misura scientifici e la strumentazione analitica consentendo la visualizzazione ad alta precisione della distribuzione della temperatura e delle variazioni termiche nel tempo.

Struttura Type-II superlattice e ingegneria dei materiali
Il design del sensore utilizza strutture semiconduttrici compound Type-II superlattice (T2SL), nelle quali più strati di materiali semiconduttori vengono sovrapposti su scala nanometrica per controllare le proprietà dei materiali e le lunghezze d’onda rilevate. Questa struttura garantisce elevata sensibilità e consente il rilevamento della radiazione infrarossa con livelli energetici inferiori rispetto alla luce visibile.

Combinando materiali semiconduttori con ampi offset energetici nelle loro strutture di banda, il design consente un rilevamento stabile a doppia banda mantenendo al contempo la producibilità. Gli sviluppi nei processi produttivi e nelle tecnologie di packaging per i sensibili materiali T2SL hanno inoltre consentito la miniaturizzazione dei pixel, permettendo al sensore di raggiungere una risoluzione superiore a un megapixel e migliorando la capacità di rilevare target distanti.

Programma di ricerca e direzione dello sviluppo prodotto
Il sensore è stato sviluppato nell’ambito del programma “Prototype of Wide Band and High Responsivity Photo-Detectors”, commissionato dall’Acquisition Technology & Logistics Agency (ATLA) del Ministero della Difesa giapponese. Fujitsu ha completato la consegna del prototipo di ricerca nell’ambito di questo programma.

Edito dalla giornalista industriale Aishwarya Mambet, con assistenza dell’IA.

www.fujitsu.com