Abstract
Dette PhD projekt omhandler designet, karakteriseringen og udviklingen af et hyperspektralt termografisk kamera. Desuden omhandler projektet analysen af de løbende tredimensionelle hyperspekrale billeder, som er indfanget i løbed af forskellige stadier af fornævnte udvikling. Det hyperspektrale termografiske kamera bygger på et FabryPérot interferometer (FPI) som fungerer som bølgelængde filter af det termiske lys der optages med kameraet.
En stor del kameraudviklingen drejede sig om produktionen af partielt transmitterende spejle til inkorporering i Fabry-Pérot interferometeret, som er blandt de mest essentielle komponenter i kameraet. Denne udvikling vedrørede pådampning af tyndfilm på zinkselenid substrater i form af halv- og kvartbølgelængde lag af
skiftende materialer med henholdsvis højt og lavt refraktivt index. En succesfuld tyndfilmsstruktur bestående af tre lag af henholdsvis germanium/bariumfluorid/germanium blev deponeret på zinkselenid. Spejle af denne type blev inkorporeret it et FPI og det lykkedes at optage hyperspektrale termografiske billeder. På baggrund af disse billeder blev det vist at prøver bestående af en høj-emissivitets carbon-nanotube belagt overflade, aluminium, borosilikatglas, polyimid tape og sortmalet aluminum kunne skilles ad enkeltvist, baseret på deres termiske udstrålingsspektrum. Dette eksperiment viser at funktionaliteten i kameraet of understreget at termiske udstrålingsspektre kan opsamles med et hyperspektralt termografisk kamera, baseret på
et FPI.
Senere i projektet blev lav-absorptions spejle anskaffet bestående af en tre-lags struktur af henholdsvis sermanium/thoriumfluorid/germanium fra selskabet II-VI incorporated. Disse spejle blev brugt til at optage hyperspektrale termografiske billeder med en nøjagtig materialegenkendelse ned til 34 °C af fem prøver bestående af polyimid tape, Al2O3, borosilikatglas, kvartsglas og keramisk Al2O3. Materialegenkendelsen kunne udføres ved 34 °C med korrekt bestemmelse over 94 % af tilfældende. Over 34 °C kunne materialerne bestemmes med 100 % nøjagtighed. Desuden kunne overfladetemperaturen af fornævnte prøver bestemmes indenfor en usikkerhed på 1.1 °C baseret på det termiske udstrålingsspektrum og materialespecifikke temperatur-
modeller. I slutningen af dette projekt forsøges det hyperspektrale kamera anvendt til genkendelse af polymerer opvarmet til 100 °C og separering af transmissions spektret for
specifikke gas-atmosfærer. Begge disse eksperimenter viste lovende resultater. Det kan dermed konkluderes at det hyperspektrale termografiske kamera udviklet i dette projekt kan anvendes til nyttefuld avanceret termografisk analyse.
En stor del kameraudviklingen drejede sig om produktionen af partielt transmitterende spejle til inkorporering i Fabry-Pérot interferometeret, som er blandt de mest essentielle komponenter i kameraet. Denne udvikling vedrørede pådampning af tyndfilm på zinkselenid substrater i form af halv- og kvartbølgelængde lag af
skiftende materialer med henholdsvis højt og lavt refraktivt index. En succesfuld tyndfilmsstruktur bestående af tre lag af henholdsvis germanium/bariumfluorid/germanium blev deponeret på zinkselenid. Spejle af denne type blev inkorporeret it et FPI og det lykkedes at optage hyperspektrale termografiske billeder. På baggrund af disse billeder blev det vist at prøver bestående af en høj-emissivitets carbon-nanotube belagt overflade, aluminium, borosilikatglas, polyimid tape og sortmalet aluminum kunne skilles ad enkeltvist, baseret på deres termiske udstrålingsspektrum. Dette eksperiment viser at funktionaliteten i kameraet of understreget at termiske udstrålingsspektre kan opsamles med et hyperspektralt termografisk kamera, baseret på
et FPI.
Senere i projektet blev lav-absorptions spejle anskaffet bestående af en tre-lags struktur af henholdsvis sermanium/thoriumfluorid/germanium fra selskabet II-VI incorporated. Disse spejle blev brugt til at optage hyperspektrale termografiske billeder med en nøjagtig materialegenkendelse ned til 34 °C af fem prøver bestående af polyimid tape, Al2O3, borosilikatglas, kvartsglas og keramisk Al2O3. Materialegenkendelsen kunne udføres ved 34 °C med korrekt bestemmelse over 94 % af tilfældende. Over 34 °C kunne materialerne bestemmes med 100 % nøjagtighed. Desuden kunne overfladetemperaturen af fornævnte prøver bestemmes indenfor en usikkerhed på 1.1 °C baseret på det termiske udstrålingsspektrum og materialespecifikke temperatur-
modeller. I slutningen af dette projekt forsøges det hyperspektrale kamera anvendt til genkendelse af polymerer opvarmet til 100 °C og separering af transmissions spektret for
specifikke gas-atmosfærer. Begge disse eksperimenter viste lovende resultater. Det kan dermed konkluderes at det hyperspektrale termografiske kamera udviklet i dette projekt kan anvendes til nyttefuld avanceret termografisk analyse.
| Originalsprog | Engelsk |
|---|---|
| Bevilgende institution |
|
| Vejledere/rådgivere |
|
| Eksterne samarbejdspartnere | |
| Dato for forsvar | 20. jan. 2022 |
| Udgiver | |
| DOI | |
| Status | Udgivet - 5. jan. 2022 |
Fingeraftryk
Dyk ned i forskningsemnerne om 'Methodologies for Hyperspectral Thermal Imaging'. Sammen danner de et unikt fingeraftryk.Relaterede publikationer
- 2 Tidsskriftartikel
-
Surface temperature determination using long range thermal emission spectroscopy based on a first order scanning Fabry-Pérot interferometer
Kjelstrup-Hansen, J., Løchte Jørgensen, A. C., Larsen, M. N., Petrunin, V. & Jørgensen, B., 17. jan. 2022, I: Optics Express. 30, 2, s. 2186-2196Publikation: Bidrag til tidsskrift › Tidsskriftartikel › Forskning › peer review
Åben adgangFil87 Downloads (Pure) -
Acquisition and Analysis of Hyperspectral Thermal Images for Sample Segregation
Løchte Jørgensen, A. C., Kjelstrup-Hansen, J., Jensen, B. B. E., Petrunin, V., Fink, S. F. & Jørgensen, B., mar. 2021, I: Applied Spectroscopy. 75, 3, s. 317-324Publikation: Bidrag til tidsskrift › Tidsskriftartikel › Forskning › peer review
Citationsformater
- APA
- Author
- BIBTEX
- Harvard
- Standard
- RIS
- Vancouver