title: ​Ανάπτυξη συστήματος υπερφασματικής απεικόνισης στο μέσο υπέρυθρο με χρήση λέιζερ κβαντικής κλιμάκωσης
title: Development of MID-IR hyperspectral imaging system based on quantum cascade laser
Creators: name: Ρεππας Παναγιωτης
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2018

description: Η φασματοσκοπία υπερύθρου είναι μια μη-καταστρεπτική τεχνολογία, η οποία συνδυάζει τη συμβατική απεικόνιση και τη φασματοσκοπία με σκοπό την λήψη τόσο χωρικής όσο και φασματικής πληροφορίας ενός αντικειμένου-στόχου. Αυτή η τεχνική κερδίζει έδαφος ώστε να αποτελέσει ένα ισχυρό εργαλείο για την επιστημονική και βιομηχανική ανάλυση σε πολλούς διαφορετικούς τομείς. Οι εφαρμογές της κυμαίνονται από την ασφάλεια, μέχρι τη χημεία και τις βιοϊατρικές εφαρμογές. Οι υπέρυθρες υπερ-φασματικές εικόνες αντιπροσωπεύουν παρατηρήσεις μιας σκηνής σε πολλά διαφορετικά μήκη κύματος και το πιο σημαντικό συνδέουν κάθε εικονοστοιχείο της απεικονιζόμενης σκηνής με ένα πλήρες φασματικό διάνυσμα ή φασματική υπογραφή. Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με το σχεδιασμό και την ανάπτυξη ενός συστήματος υπέρυθρης υπερφασματικής απεικόνισης στο μέσο υπέρυθρο βασισμένο σε ένα λέιζερ κβαντικής κλιμάκωσης. Το σύστημα αποτελείται από μια θερμική κάμερα, ένα λέιζερ κβαντικής κλιμάκωσης,  και ένα λογισμικό ειδικά σχεδιασμένο για τους σκοπούς αυτού του συστήματος το οποίο εκμεταλλεύεται στο έπακρο τις δυνατότητες του υλικού. Το φάσμα μιας επιφάνειας μπορεί να αποκτηθεί με την ακόλουθη διαδικασία: η φωτεινή πηγή φωτίζει την επιφάνεια με δέσμες φωτός διαφορετικού μήκους κύματος. ο αισθητήρας αποκτά οπτικές πληροφορίες που συλλαμβάνονται σε διαφορετικά μήκη κύματος κάθε φορά. Μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας απόκτησης του φασματικού κύβου, το φάσμα κάθε εικονοστοιχείου απεικονιστεί στη μορφή διαγράμματος. Κάθε ουσία απορροφά διαφορετικά μήκη κύματος και ως εκ τούτου το διάγραμμα απορρόφησής της μπορεί να χρησιμοποιηθεί τον προσδιορισμό της ουσίας. Τα χαρακτηριστικά που περιγράφονται παραπάνω καθιστούν αυτή τη συσκευή κατάλληλη για απαιτητικές εφαρμογές φασματικής απεικόνισης, όπως η μικροσκοπία και μη καταστρεπτική ανάλυση.
description: Infrared hyper-spectral imaging is a non-contact, non-destructive detection technology that integrates conventional imaging and spectroscopy to get both spatial and spectral information of a target. This technique has in recent times become a powerful tool for scientific and industrial analysis in many different fields. Its applications range from security, through chemistry and biomedical applications. Infrared hyper-spectral images represent observations of a scene at many different wavelengths and most importantly associate each pixel in the image with a full spectral vector or spectral signature. The work presented in this thesis deals with the design and development of a mid-infrared hyper-spectral imaging system based on a quantum cascade laser. The implementation employs a sensitive camera, a coherent light source, a light expander, and software specially designed for the purposes of this system and exploits the full potential of the hardware. A surface’s spectrum can be acquired with the following procedure: the light source illuminates the surface with light beams of different wavelength; thus the sensor acquires optical information captured at different wavelengths at a time. After completing the acquisition process of the spectral cube the spectrum of each pixel can be generated and displayed as a diagram. Each substance absorbs different wavelengths and as a result its absorption diagram can be used in order to identify the substances of which the targeted surface is composed. The features described above make this device suitable for demanding spectral imaging applications, such as microscopic images and non-destructive analysis.