Anwendungen
Viele Materialien verhalten sich unter Infrarotlichteinwirkung anders als im sichtbaren Licht. Diese Eigenschaften können für eine Vielzahl von Bildverarbeitungsanwendungen genutzt werden, indem man Infrarotkameras einsetzt, die in bestimmten Spektralbereichen eine entsprechend hohe Empfindlichkeit aufweisen. Ein typisches Beispiel ist Wasser: Im sichtbaren Spektrum ist Wasser farblos bzw. transparent. Im Infrarotbereich, insbesondere bei Wellenlängen um 1.450nm und 1.950nm, absorbiert Wasser hingegen die Strahlung und erscheint entsprechend dunkel im Infrarotbild. Dieser Effekt kann durch Einsatz entsprechender Bandpassfilter noch verstärkt werden, so dass es möglich ist, die Wasserkonzentration in Pflanzen oder organischen Produkten zu messen und zu lokalisieren. Auf diese Weise werden beispielsweise in der Lebensmittelindustrie Druckstellen an Obst und Gemüse erkannt, bevor sie an der Oberfläche des Produkts sichtbar sind. Mit Infrarotkameras lässt sich auch die Füllmenge von Flaschen und Behältern leichter erkennen als mit konventionellen Kameras – selbst bei undurchsichtigen Verpackungen. Die unterschiedlichen Absorptions- bzw. Durchlässigkeitseigenschaften von Werkstoffen werden darüber hinaus auch für die zerstörungsfreie Prüfung von Fertigprodukten verwendet. So wird beispielsweise bei der Produktion von Spritzen für die Medizin die Nadel in einer sterilen Umgebung an der Spritze befestigt und mit einer für den Menschen meist undurchsichtigen Schutzkappe aus Kunststoff versehen. Im Infrarotbild ist diese Schutzkappe jedoch durchsichtig, sodass ein Bildverarbeitungssystem die Anwesenheit der Nadel automatisch prüfen kann, ohne deren sterilen Schutz zu gefährden. Auch Silizium ist für Infrarotwellen bei ca. 1150nm durchlässig und dadurch im Infrarotbild transparent. Diese Eigenschaft wird in der Halbleiterindustrie genutzt, um Schaltungsstrukturen innerhalb des Wafers zu prüfen oder um metallische Kontakte auf der Rückseite von TFT-Displays sichtbar zu machen. In der Elektronik- und Solarindustrie werden Elektrolumineszenz (die Emission von Licht unter dem Einfluss einer elektrischen Spannung) und Photolumineszenz (die Emission von Licht unter dem Einfluss von Licht anderer Wellenlänge) zur Qualitätsprüfung von Wafern und Solarzellen verwendet. Elektrolumineszenz wird genutzt, um am Ende des Fertigungsprozesses Mikrorisse und Druckfehler hervorzuheben, während Photolumineszenz schon während der Produktion eingesetzt werden kann. SWIR-Kameras eignen sich besonders für diese Art der Qualitätsprüfung, weil das vom Silizium ausgestrahlte Licht bei 1150nm seine höchste Intensität hat.
Fazit
Mit Infrarotkameras kann die industrielle Bildverarbeitung die Grenzen des menschlichen Sehens durchbrechen. SWIR-Kameras mit InGaAs-Sensoren sind dafür prädestiniert. Doch die Qualität des gelieferten Bildes hängt maßgeblich von der Fähigkeit der Kamera ab, durch aktive Kühlung, rauscharmes Design und clevere Bildkorrekturen das Beste aus dem Sensor herauszuholen.
