短波红外相机应用

天文学


可见光相机在天文学中应用已有很长一段时间，而现在，短波红外 (SWIR) 相机正在开辟新的观测和发现之路。与可见光波长的光不同，红外光不会被星际尘埃阻挡。

天文学家使用 SWIR 相机研究 J 波段 (1.1 – 1.4 µm)、H 波段 (1.5 – 1.8 µm) 和 K 波段 (2.0 – 2.4 µm)。First Light Imaging 相机在天文学领域的主要应用之一是自适应光学：用于减少引起空间和时间扭曲的大气扰动的主动校正回路。

无论是在可见光或红外光谱中进行观测，还是在自适应光学以及系外行星研究、激光通信或地面观测中，关键是使用能够实现极高帧速率的灵敏相机。对于需要较长积分时间的应用，冷却至关重要，因为它允许积分几分钟。



SWIR 范围内的天文成像。使用 C-RED 2 以 50 毫秒曝光拍摄的土星图像/由 First Light Imaging 的 JL Gach 提供


可见光范围内的天文成像。带有 OCAM²K 的极端自适应光学系统 – 带有金字塔波前传感器系统的瞳孔图像，该传感器系统的帧速率为 3.5 kHz，读出噪声为 0.3e，增益为 600 倍。图片由 NAOJ / Subaru Coronagraphic 极端自适应光学系统 SCExAO 提供。

在可见光范围内，探索世界上最快的光子计数 EMCCD 相机光子学与分子生物学研究所和光子显微镜致力于先进的自适应光学波前传感。

对于 SWIR 成像，发现世界上最快的亚电子读出噪声 e-APD MCT 相机C-RED 一号（灵敏度从 0.9 到 2.5µm），以及C-红 2，一款多功能 InGaAs 相机（灵敏度从 0.9 到 1.7 µm），具有市场上最高的帧速率。SWaP 优化C-红 3相机专为工业应用而设计，例如自由空间光学（FSO）。



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生命科学/研究


成像在生命科学应用中应用广泛。得益于高性能物镜，生命可以在不同尺度上进行研究，范围从微观（亚细胞）到宏观（整个生物体）水平。

可见光范围内的快速灵敏相机可实现高性能成像，适用于从超分辨率应用（需要快速获取多帧）到拉曼光谱等各种应用。

短波红外 (SWIR) 成像在生命科学界通常被称为 NIR-II 成像。由于此范围内的低散射和低组织自发荧光，NIR-II 成像可以对体内或体外组织进行深度、非侵入性、高分辨率检测。随着最近在更高波长发射的造影剂和染料的不断发展，越来越多的应用可以成为目标。

First Light Imaging 的相机采用 C-Mount：可以轻松安装在大多数现有的显微镜上。


NIR-II 范围内的体内小动物成像。静脉注射靛蓝青绿 (ICG) 后裸鼠的后脑勺视图。采集参数：C-RED 2 冷却至 -40°C，高增益，200FPS（5 毫秒积分时间）。808 nm 激发。原始图像，未应用后处理。鸣谢 Optimal Grenoble。


在 NIR-II 范围内监测耳血管（ICG 荧光团，808 nm 激发）。采集参数：C-RED 2 冷却至 -40°C，高增益，20FPS（50 ms 积分时间）。原始图像，未应用后处理，假彩色显示。鸣谢 Optimal Grenoble。

我们的所有相机均可用于生命科学应用。在 SWIR 范围内，我们的客户享有特权C-红 2用于生物标志物和荧光微观和宏观研究。其易于集成、可调节冷却温度和高性能的即时图像校正是真正的优势。对于某些特定应用，C-RED 一号可以让你检测到极低的信号。在可见光范围内C-BLUE 一号是需要同时实现高速度和高灵敏度的高分辨率显微镜应用的完美选择。



行业


长期以来，成像一直用于工业流程，以测量、监控、控制或以其他方式管理货物的生产。挑战在于捕捉被监控物体特征的生动且可测量的对比度。

机器视觉在可见光范围内广泛分布，可作为人工监控的替代方案。短波红外波段正成为一种强有力的替代方案，因为它能够看到更多……

SWIR 提供高对比度图像，可区分材料或识别缺陷。此外，SWIR 相机可以透过肉眼不透明的涂层或容器进行观察。它们可以在使用机器视觉标准玻璃光学元件的同时，实现填充水平、防伪安全代码或隐藏水分等底层特征的可视化。


对于需要紧凑、坚固且低 SWaP 机器视觉工具的工业应用，First Light Imaging 开发了C-红 3相机。得益于我们一系列科学相机的传统，C-RED 3 为机器视觉应用提供了前所未有的性能。


监控/安全


SWIR 技术在安全或监控应用中的主要优势之一是 SWIR 摄像机的“透视”能力。它可以穿透烟雾、薄雾、薄雾、浓雾和其他具有挑战性的大气条件。与可见范围图像相比，可以观察到对比度的显著改善。此外，我们的 SWIR 摄像机在弱光环境下具有高灵敏度，例如，可以实现夜视。


对于监控应用，我们建议C-红 2和C-红 3相机。优化的性能可以通过高动态范围（HDR）功能。

C-红 3紧凑和轻巧的特性为将其应用于无人驾驶飞行器 (UAV)/无人机开辟了前景。请记住，C-RED 3 和 C-RED 2 可以在 Jetson 平台上运行，并由便携式电池供电。


我们客户的应用包括：



艺术品检验


红外相机用于艺术品保护和分析。它们可以探测到画作表面之下的细节，而可见相机则无法探测到这些细节。
表面颜料通常在波长大于 1100 nm 时是透明的，我们的短波红外 (SWIR) 相机可用作油漆检验的非侵入式检测仪器，例如识别更改、伪造、复制、覆盖或擦除标记，提供人眼看不见的隐藏结构的信息。


我们客户的应用包括：