مكونات جهاز الأشعة تحت الحمراء

يعد جهاز الأشعة تحت الحمراء من أبرز الأجهزة التي تستخدم في العديد من التطبيقات الطبية والصناعية والعلمية. يعتمد هذا الجهاز على استخدام الأشعة تحت الحمراء التي تتميز بقدرتها على اختراق الأنسجة والمواد المختلفة، مما يجعلها مفيدة في تشخيص الأمراض وعلاجها، بالإضافة إلى استخدامها في مجالات أخرى مثل التصوير الحراري والتسخين الصناعي. يتكون جهاز الأشعة تحت الحمراء من مجموعة من المكونات الأساسية التي تساهم في تشغيله بكفاءة ودقة عالية. في هذا المقال، سنستعرض المكونات الرئيسية لهذا الجهاز، وكيفية عمل كل جزء منها لضمان أداء الجهاز بشكل مثالي.

1. مصدر الأشعة تحت الحمراء

المكون الأول والأهم في جهاز الأشعة تحت الحمراء هو مصدر الأشعة نفسه. يتمثل هذا المصدر عادة في مصابيح خاصة تعمل على إنتاج الأشعة تحت الحمراء عند تشغيلها. غالبًا ما تكون هذه المصابيح مصنوعة من مواد شبه موصلة مثل التوريا أو الزجاج الخاص القادر على إنتاج أطوال موجية تحت الحمراء.
تتميز الأشعة تحت الحمراء بأنها غير مرئية للعين البشرية، إلا أنها تشع طاقة حرارية يمكن الشعور بها بسهولة. المصدر عادة ما يكون مضبوطًا ليصدر إشعاعًا في نطاق الترددات المطلوبة حسب الاستخدام المطلوب.

2. المستقبلات (العدسات أو أجهزة الاستشعار)

تتمثل وظيفة المستقبلات في جهاز الأشعة تحت الحمراء في استقبال الأشعة التي يتم إرسالها من المصدر. في التطبيقات الطبية، يتم استخدام أجهزة استشعار حرارية حساسة تلتقط الأشعة المنعكسة عن الأنسجة وتُحولها إلى إشارات كهربائية يمكن تحليلها لتشخيص الحالات الصحية.
أما في التطبيقات الأخرى مثل التصوير الحراري، فتستخدم العدسات الخاصة التي تجمع الأشعة تحت الحمراء وتعكسها نحو جهاز الاستشعار. هذه الأجهزة الاستشعارية تُستخدم لتحديد درجات الحرارة أو الكشف عن وجود أجسام في البيئة المحيطة.

3. أنظمة التكبير والتحليل

لضمان وضوح الأشعة تحت الحمراء وتحليلها بشكل دقيق، يتم استخدام أنظمة التكبير التي تعمل على تقوية الإشارة المستقبلة من الأشعة. يشمل ذلك تكبير الضوء المنبعث من الجسم المستهدف ليتمكن الجهاز من رصد التغيرات الدقيقة في درجة الحرارة أو في الإشعاع المبعوث. تعتمد هذه الأنظمة على مجموعة من المكونات البصرية التي تتمثل في العدسات والزجاجات الخاصة التي توفر تكبيرًا وتصفية للإشارة.

4. وحدة المعالجة والتحليل (المعالج)

يعتبر المعالج أو وحدة المعالجة من المكونات المهمة في جهاز الأشعة تحت الحمراء. هذه الوحدة مسؤولة عن معالجة البيانات التي يتم الحصول عليها من المستقبلات وتحويلها إلى معلومات قابلة للفهم. في التطبيقات الطبية، يتم تحليل بيانات الأشعة تحت الحمراء للكشف عن الأورام أو الالتهابات أو التغيرات في الأنسجة. في التطبيقات الأخرى مثل التصوير الحراري، يتم تحليل الصورة الناتجة لتحديد وجود التفاعلات الكيميائية أو التغيرات في درجات الحرارة.

5. الشاشة أو العرض

تعتبر الشاشة أحد المكونات الأساسية التي تعرض نتائج الأشعة تحت الحمراء بشكل مرئي. في الأنظمة الحديثة، يتم عرض الصور الناتجة عن الأشعة تحت الحمراء على شاشات LCD أو LED التي توفر عرضًا دقيقًا وواضحًا. تُستخدم هذه الشاشات لتوضيح البيانات المتعلقة بحرارة الجسم أو الكائنات التي تم مسحها. في العديد من الحالات، يتم دمج هذه الصور مع معلومات أخرى مثل الرسومات البيانية أو الإحصائيات لتوفير صورة شاملة للمستخدم.

6. وحدة التحكم

تعد وحدة التحكم جزءًا لا يتجزأ من جهاز الأشعة تحت الحمراء، حيث تُستخدم لضبط إعدادات الجهاز مثل شدة الإشعاع، ودرجة حرارة الجسم، ومستوى التكبير. يمكن للمستخدم من خلال هذه الوحدة التحكم في خيارات العرض، وضبط الأوضاع المختلفة حسب التطبيق المستخدم. وحدة التحكم توفر للمستخدم واجهة سهلة للتفاعل مع الجهاز وتحقيق أقصى استفادة منه.

7. الأنظمة المساعدة والملحقات

تتمثل هذه الأنظمة في مجموعة من الأدوات والملحقات التي يمكن إضافتها إلى جهاز الأشعة تحت الحمراء لتعزيز أدائه. من أبرز هذه الملحقات:

• أنظمة التبريد: تُستخدم في بعض الأجهزة للمساعدة في تبريد الأجزاء التي قد ترتفع درجة حرارتها أثناء التشغيل، مثل المصابيح أو العدسات.

• المرشحات: تستخدم لتصفية الأشعة في بعض التطبيقات الخاصة، مثل التصوير الدقيق، حيث تساعد المرشحات على تقليل التداخل مع أطوال موجية أخرى.

• الحوامل: تُستخدم في التطبيقات التي تتطلب استقرار الجهاز أو توجيهه في اتجاه معين مثل تصوير الأسطح أو الأجسام في أماكن يصعب الوصول إليها.

8. البرمجيات الخاصة بالجهاز

تعتبر البرمجيات المدمجة مع جهاز الأشعة تحت الحمراء من العناصر الأساسية التي تساهم في تحسين أداء الجهاز. تساعد هذه البرمجيات في تحليل البيانات الملتقطة، وتحويلها إلى معلومات مفهومة. كما تسمح هذه البرمجيات بتحميل الصور أو البيانات إلى أنظمة الكمبيوتر لإجراء مزيد من التحليل أو التخزين. في بعض الحالات، توفر البرمجيات أيضًا خيارات للتفاعل مع بيانات الأشعة تحت الحمراء باستخدام تقنيات متقدمة مثل الذكاء الاصطناعي.

9. الطاقة الكهربائية

يحتاج جهاز الأشعة تحت الحمراء إلى مصدر طاقة مناسب يعمل على تشغيل جميع المكونات الإلكترونية في الجهاز. يعتمد هذا المصدر على نوع الجهاز وهدف استخدامه. في الأجهزة المحمولة، يُستخدم عادة البطاريات أو البطاريات القابلة لإعادة الشحن، بينما في الأجهزة الثابتة قد يتم توصيلها مباشرة بمصدر طاقة كهربائي ثابت. تكون الطاقة الكهربائية مسؤولة عن تشغيل المصابيح، أجهزة الاستشعار، ووحدات المعالجة.

10. أنظمة الأمان والسلامة

نظرًا لأن الأشعة تحت الحمراء تتعلق بمجال طاقة حرارية، فإن بعض الأجهزة مجهزة بأنظمة أمان لحماية المستخدم من التعرض لإشعاع زائد. قد تشمل هذه الأنظمة حماية من الحروق أو أضرار العيون. في التطبيقات الطبية، يُستخدم أحيانًا واقي خاص لحماية المريض من الحرارة الزائدة أو التلوث الجرثومي أثناء الفحوصات.

في الختام:

تعتبر مكونات جهاز الأشعة تحت الحمراء من العناصر الأساسية التي تساهم في تحديد كفاءة الجهاز وجودته في الاستخدام. من المصدر إلى الاستشعار، مرورًا بوحدات المعالجة والعرض، تتكامل هذه المكونات لتقديم تقنية عالية الدقة في مجموعة متنوعة من التطبيقات.