„NOKTOWIZOR” naftowy :-)
1. Zasada działania.
Jeśli ktoś się interesuje szybownictwem lub paralotniarstwem to z pewnością wie co to są tzw. kominy termiczne. Są to pionowe ruchy powietrza wywołane różnicą temperatur podłoża. Słońce oświetlając dany obszar powoduje jego nagrzewanie, ale inaczej nagrzewa się łąka, inaczej las, a jeszcze inaczej asfaltowa droga. Powstałe różnice temperatur powodują, że powietrze nad cieplejszymi obszarami zaczyna się unosić szybciej niż nad tymi chłodniejszymi (tam niekiedy nawet opada). Poruszające się do góry powietrze niekiedy porywa ze sobą kurz, pył, skoszoną suchą trawę, śmieci itp. tworząc widoczny gołym okiem.... obraz termiczny terenu :-)
Nasz noktowizor działa na identycznej zasadzie, z tą różnicą, że kominy termiczne będziemy wytwarzać nie w powietrzu, ale w cieczy (nafta), a rolę suchej trawy i śmieci spełni pył aluminiowy.
Promieniowanie podczerwone emitowane przez obserwowany obiekt skupiane jest przez wklęsłe zwierciadło pełniące rolę obiektywu i rzutowane na czarną matową powierzchnię okopconej mikowej płytki, powodując jej miejscowe nagrzewanie. Cieplejsze obszary obiektu spowodują proporcjonalnie silniejsze nagrzewanie się odpowiadających miejsc na płytce. Płytka zacznie podgrzewać w danym miejscu naftę wywołując w niej pionowy prąd konwekcyjny. Poruszające się ku górze cząsteczki nafty będą porywały za sobą drobiny aluminium usypując z nich miniaturowe stożki (analogicznie jak powietrze porywające kurz i śmieci). Liczne stożki powstające na powierzchni aluminium utworzą niejako płaskorzeźbę termicznego obrazu obserwowanego obiektu.
2. Niezbędne materiały
kawałek płytki z miki (takiej jak do przekładek izolacyjnych pod tranzystory). Wymiary zależne od tego jak duży chcemy mieć obraz z„detektora” :) (sądzę, że do pierwszych prób wymiary 3x3cm w zupełności wystarczą). Płytka powinna być możliwie cienka i równa. Uzyskiwałem ją w ten sposób, że grubszą „mikę” delikatnie rozwarstwiałem żyletką.
farbiarski pył aluminiowy. Rzecz chyba najtrudniejsza do zdobycia. Parę lat temu można to było kupić w każdym sklepie z farbami i lakierami... w tej chwili sprzedawcy tylko robią wielkie oczy i proponują kupno gotowej srebrzanki. Niestety wiórki aluminiowe własnej roboty (blacha aluminiowa + pilnik + bolące ręce) kompletnie się do tego nie nadają – są stanowczo za grube :-( Pył aluminiowy, który kiedyś stosowałem był tak drobny, że zachowywał się jak ciecz. Dosłownie nie wysypywał, a „wylewał” się z butelki. Zastanawiałem się nad zastosowaniem czegoś innego np. developera z kserokopiarki (są to równie drobne opiłki żelazne), ale żelazo jest znacznie cięższe od aluminium co będzie miało duży wpływ na czułość detektora, a poza tym developer jest prawie czarny i matowy. Generalnie zasada jest taka opiłki powinny być możliwie drobne, lekkie i błyszczące (patrz zasada działania)
nafta (jak najlepiej oczyszczona)
zwierciadło wklęsłe (z jakiegoś starego rzutnika). Potrzebne będzie do stworzenia „optyki” naszego noktowizora. Soczewki (zwłaszcza szklane) do tego celu się nie nadają. Najlepsze do tego celu będzie zwierciadło, które ma warstwę odbijającą od strony czynnej (wklęsłej), tak aby promieniowanie podczerwone nie przechodziło przez szkło a odbijało się bezpośrednio od warstwy srebra.
świeczka (potrzebna będzie tylko na chwilę)
drobne materiały pomocnicze (opisane dalej)
3. Budowa i „uruchomienie”
W pierwszej kolejności musimy zbudować naczynie na naftę, którego dno jest wykonane z miki. Najprościej jest dokleić do płytki mikowej coś co stworzy ramkę dookoła. Swego czasu użyłem do tego grubszej okrągłej uszczelki hydraulicznej, którą po prostu przykleiłem do miki na butapren :) Powstało w ten sposób płytkie (ok 3mm) okrągłe naczynie o średnicy ok 2,5 cm (uszczelka była z jakiejś jednocalówki :). Aby zwiększyć absorpcję ciepła dolną cześć naczynia należy okopcić świeczką, tak aby powstała możliwie cienka i równa warstwa sadzy. Do „detektora” należy zrobić jakiś statyw, ponieważ spód będziemy „oświetlać” podczerwienią, a z góry będzie nalana nafta. To jest pewną wadą tego „noktowizora” - musi być wypoziomowany :-( Po nalaniu warstwy nafty, wsypujemy do niej niewielką ilość pyłu aluminiowego tak, aby pokrył możliwie cienką równą warstwą całe dno naczynia (pewnie trzeba będzie trochę wszystkim potrząchać :). Ustawiając pod naszym detektorem zwierciadło wklęsłe rzutujemy obraz obiektu na spodnią okopconą powierzchnię miki. Takie „offsetowe” ustawienie zwierciadła wklęsłego jak na rysunku spowoduje zniekształcenie obrazu, ale do prób jest to prostsze rozwiązanie. Jeśli chcielibyśmy uzyskać obraz bez zniekształceń, to potrzebne będzie dodatkowe zwierciadło płaskie. Zgrubne ustawienie zwierciadła możemy sobie ułatwić wstawiając na chwilę matówkę zamiast naszego detektora i ustawiając ostrość dla światła widzialnego.
Teraz wystarczy oświetlić pod kątem nasz detektor i w zaciemnionym pomieszczeniu obserwować również pod kątem powierzchnię aluminium. Najlepiej jeśli oświetlenie i obserwacja zachodzi pod kątem Brewstera , gdyż światło odbijając się pod tym kątem ulega polaryzacji co sprawia, że dobrze widoczne są najmniejsze nierówności na powierzchni aluminium.
Mam nadzieję, że opis nie jest zbyt zawiły. Ostatnie próby z tym „noktowizorem” robiłem jakieś 15 lat temu więc sami rozumiecie ;-)
Ewentualne pytania i uwagi proszę kierować na mail:
grzegorz@control.slupsk.pl
lub na GG: 1445218
Życzę udanych obserwacji.
Grzegorz Kurczyk