R&S – Fotografia a infrarossi e ultravioletti

Studio pratico/scentifico sulla Sensibilità ai raggi UV (IV) delle telecamere commerciali

La radiazione UV si estende da 400 nm a 10 nm. È diviso in due bande, la quasi UV che si estende da 350 nm a 200 nm e l’estrema UV che si estende da 200 nm a 10 nm. Solo il vicino UV è alla portata di tecniche amatoriali.

Da non confondere con le categorie di radiazioni UV che hanno un impatto sulla salute, in particolare il famoso UV-A che partecipa all’abbronzatura la cui lunghezza d’onda si estende da 400 nm a 320 nm (divisa in breve UVA o WA 2 tra 340 nm e 320 nm e WA o UVA 1 lungo tra 400 nm e 340 nm), UV-B la cui lunghezza d’onda si estende da 290 nm a 320 nm e UV-C che si estende da 190 nm a 290 nm.

In generale, la radiazione UV viene utilizzata principalmente in astronomia, fisica, botanica, etimologia, ricerca biomedica, esami clinici, studio della distribuzione dei radicali OH, in metrologia, competenza delle opere d’arte, della criminologia, a volte in associazione con la luce fluorescente.

Numerose anche le fonti di luce UV, dal sole alle luci ad alta e bassa pressione, alcuni alogeni, tubi al neon, luci allo xeno, ecc.

Le applicazioni UV sono disponibili per le fotocamere (compatte, DSLR o bridge) con più o meno modifiche e talvolta con modelli di fabbrica semplicemente dotati di un obiettivo adatto o di un semplice filtro selettivo come scopriremo.

Seleziona l’obiettivo
Nella fotografia UV, il problema non è lo stesso dell’infrarosso perché questa volta questi sono i vetri e i rivestimenti delle lenti che bloccano le radiazioni delle onde corte inferiori a 320 nm sulle ottiche moderne. Uno deve quindi fare appello alle lenti senza rivestimento o fatto di pochissimi elementi di lenti (da 3 a 5) o usare lenti fatte di fosfato o fluoruro di quarzo 105UV per garantire la trasmissione di UV (la fluorite trasmette l’85% di UV a 350 nm) . Purtroppo questi obiettivi valgono circa $ 4500.

Un’alternativa economica consiste nell’utilizzare obiettivi per ingranditori in bianco e nero perché consentono la stampa fotografica fino a 380 nm. Tuttavia, la loro banda passante è troppo limitata. Si possono anche usare vecchie lenti anche se alcuni hanno usato un rivestimento anti-UV che deve essere rimosso.

Tra le ottiche il nome più adattato il famoso UV-Nikkor 105 mm f / 4 chiamato anche “UV-Micro-Nikkor” rilasciato nel 1985. C’è anche il UV-Nikkor 105 mm f / 4.5 S e in precedenza c’era un Nikkor di 55 mm f / 4.0 UV Auto.

Il 105 mm f / 4.5 è ancora prodotto da una società figlia Nikon, Nikon Tochigi. L’obiettivo è ora etichettato “Nikon Rayfact 105 mm f4.5 PF10545MF-UV”. È venduto solo attraverso la sua rete di distributori come la società Seven negli Stati Uniti.

105 mm f / 4.5 è adatto anche per la fotografia convenzionale a condizione di aggiungere un filtro anti-UV (Hoya UV HD o Skylight).

Questo obiettivo ha un attacco AI-S, il che significa che utilizza una linguetta nella parte posteriore dell’anello del diaframma per trasmettere il valore di apertura al corpo (e, di conseguenza, tutti i Nikon AF dotati di un anello del diaframma sono AI-S.). È una lente costituita da 6 elementi al quarzo la cui trasmissione è garantita tra 220 nm e 1100 nm. Questo obiettivo è adatto alla macrofotografia fino ad un ingrandimento di 1: 2.

Possiamo anche usare l’ottica della serie E di Nikon utilizzando 4 o 5 elementi dell’obiettivo senza rivestimento o quale rivestimento UV è stato rimosso dall’obiettivo frontale con una crema abrasiva: Nikon 28 mm f / 2.8 E, 35 mm f / 2.5 E e 100 mm f / 2.8 E sono adatti a questa radiazione. Più recentemente, anche l’obiettivo EL-Nikkor 63 mm f / 3.5 che mostra una trasmissione fino a 350 nm è un’alternativa possibile ma non molto performante.

Tra gli obiettivi della concorrenza, nominare l’obiettivo UV-VIS-IR di 60 mm f / 4 venduto da Coastal Optics (Jenoptik). Questo obiettivo è trasparente tra 310 nm e 1100 nm (mostra una trasmissione della luce fino a 275 nm). Questa azienda commercializza anche un obiettivo UV-VIS di 105 mm f / 4.5 trasparente tra 250 nm e 650 nm. Il prezzo di queste ottiche è di 4495 $.

Finalmente, nella ricerca in cataloghi online stranieri, in particolare russi, si può trovare un’ottica semplice da 50 mm con un attacco M42. A volte ce ne sono di cattiva qualità per la fotografia convenzionale ma abbastanza per la fotografia UV. Ci sono anche alcuni produttori di ottica UV.

A proposito di DSLR, notare che dal 2005, Fujifilm ha rilasciato tre DSLR sensibili da quasi UV (380 nm) a IR (1000 nm): i modelli Fujifilm FinePix S3 Pro UVIR, Fujifilm IS-1 e Fujifim IS Pro. Il loro prezzo parte da 2599 $ per il corpo e arriva a 4999 $ equipaggiato con una Zeiss 50 mm f / 2 mm Macro, come spiegato nella recensione pubblicata su DPReview nel luglio 2007.

Applicazioni UV
Si noti che un vetro di silice non rivestito (silice fusa o quarzo fuso) è trasparente fino a 160 nm mentre gli occhiali a base di ossido di boro sono trasparenti a 172 nm e quelli a base di pentossido di fosforo sono trasparenti fino a 145 nm. Questa banda spettrale del vicino UV ha numerose applicazioni scientifiche e industriali: biotecnologia, medicina, criminologia, mineralogia, radiometria, ispezione, ecc.

Filtri UV
Nel campo della fotografia, dove la maggior parte di noi dipende dalle specifiche di obiettivi e DSLR disponibili sul mercato (solo alcuni scienziati sono in grado di produrre ottiche su misura), per limitare lo spettro alla sola luce UV e per tagliare la luce visibile e Radiazione IR, l’obiettivo deve essere coperto con un filtro UV Andrea-U o Baader-U che non presenti perdite IR. Entrambi i filtri sono realizzati in vetro ottico tedesco.

La maggior parte dei filtri UV per nominare Kodak Wratten 18A, Schott UG-1, B + W 403, Hoya U-360 o X-Nite 330 sono parzialmente trasparenti alle radiazioni IR. Il filtro Kodak Wratten 18A, ad esempio, è trasparente tra 300 e 400 nm ma anche tra 700 e 800 nm con un picco del 10% vicino a 730 nm, come spiegato in questo documento dal MIT. È per questo motivo che a volte è elencato tra i filtri a infrarossi. Lo stesso per il filtro X-Nite 330 che mostra un picco dell’8% a 720 nm.

È quindi obbligatorio utilizzare un filtro che blocchi non solo la luce visibile ma anche qualsiasi radiazione IR. In mancanza del filtro di blocco IR (specchio caldo) oltre al filtro UV, è equivalente all’immagine in UV con un sensore IR! dato che il processore di immagine registrerà tutte queste radiazioni, il produrrà un’immagine molto strana ma mostrando alla fine una bassissima sensibilità ai raggi UV e un’importante perdita di contrasto.

Per tagliare la radiazione IR, è necessario combinare uno dei cinque filtri UV sopra elencati con qualsiasi altro filtro di blocco IR: Schott UG-11x (o UG-11) che taglia tutta la luce tra 400-650 nm e trasmette solo l’1% di La radiazione IR (e il 90% di UV), un blocco Schott BG-38 IR o BG-40 IR rispettivamente rispetta tra 310-700 nm e 305-800 nm, un filtro dicroico X-Nite BP1 o persino un filtro ciano di compensazione che assorbe CC20C il colore rosso (trasmissione del 63%, densità 0,20).

Sebbene la maggior parte delle fotocamere abbia un filtro IR interno, alcune, come la Nikon D2H, sono troppo sensibili alle radiazioni IR. Lo stesso per molte digicam compatte. La loro intenzione, i produttori forniscono uno specchio caldo specifico che rifletta l’eccesso di radiazione vicino all’IR. Il suo utilizzo darà immagini più nitide e più contrastate (non confondere questo accessorio con il filtro remplacemernt IR “hot mirror” fornito da Life Pixel o Baader che fa esattamente il contrario, come spiegato a pagina 1).

Modalità e colori nella esposizione
Nella fotografia UV sono disponibili anche due modalità di esposizione: in bianco e nero oa colori, la selezione viene effettuata tramite il menu della fotocamera o durante l’elaborazione dell’immagine.

Come nell’infrarosso, a causa dello spostamento della messa a fuoco della luce UV rispetto alla luce visibile, è necessario compensare la messa a fuoco (alcune fotocamere lo consentono tramite il menu). Bisogna anche compensare l’esposizione perché un filtro trasparente ai raggi UV è nero alla luce. La fotografia UV richiede in genere un’importante compensazione dell’esposizione tra +6 EV e +15 EV. Pertanto, in media, dovrai aumentare di dieci volte il tempo di esposizione. Ovviamente il treppiede è raccomandato, tanto più per la macrofotografia.

Questo tempo di esposizione più lungo è dovuto al fatto che il numero di fotoni UV è molto più basso rispetto alla luce visibile. Inoltre, obiettivi come i sensori (emulsioni o digitali) mostrano una perdita di prestazioni inferiore a 400 nm come visualizzato su questi spettri.

Sulla base delle prestazioni dell’obiettivo UV-Nikkor 105 mm, la compensazione dell’esposizione è compresa tra +4 EV e +6,5 EV, simile a quella di un’emulsione a base d’argento. +4 EV significa un tempo di esposizione 16 volte più lungo, +6,5 EV è quasi 100 volte più lungo! La penalità è meno severa, da +1 EV a +2 EV solo se si aggiunge un filtro a specchio caldo per respingere l’eccesso di radiazione IR.

Tuttavia, il problema sarà ancora più pronunciato sull’ottica in cristallo di fluoruro in cui la correzione può essere tre volte superiore.

Quando il soggetto non è sufficientemente illuminato dalla luce UV, l’immagine assume un colore blu scuro. Come nella macrofotografia, la soluzione consiste nell’utilizzare una luce UV aggiuntiva, un punto o una torcia dotata di un filtro UV.

Non c’è praticamente più torcia adatta a quella radiazione. Sul mercato dell’usato si può probabilmente trovare il lampeggiatore Nikon SB14 o SB-140 adatto ai raggi UV e IR. Deve essere completato con un adattatore SW-5UV che emette “luce nera” (o un adattatore SW-5IR per infrarossi). In mancanza di un filtro adatto, è necessario adattare un filtro UV di un fl standard

Da vedere:

How the Sun sees you (under UV)

UV Diving with Underwater Kinetics UV Lights

Canon DSLR UV Camera Conversion

Effetti indesiderati
La luce UV non si concentra sullo stesso piano della luce visibile. Pertanto le immagini rischiano di mostrare alcuni riflessi e una perdita di contrasto. L’unico modo per aumentare il contrasto è ridurre la finestra spettrale tra 200-390 nm.

Più che a infrarossi, la fotografia UV richiede che la luce parassita non penetri nella visiera per influenzare il sensore. L’otturatore opzionale da posizionare sull’oculare è quindi il benvenuto. Infatti, se i fotoni UV sono molto meno numerosi dei fotoni visibili, trasportano molta più energia. Rispetto ai fotoni visibili, è sufficiente registrare meno del 50% delle foto UV per saturare il sensore e sovraesporre l’immagine.

Come affermato, non fidatevi dei dati visualizzati sugli istogrammi delle immagini sulla fotocamera poiché il sensore rischia di non registrare correttamente la quantità di fotoni. Quindi, il canale verde di solito mostra una sottoesposizione di diversi EV mentre l’immagine UV reale è correttamente esposta (come in teoria erano esposti solo i fotositi blu).

L’ideale è sperimentare e lavorare in formato RAW. È molto più semplice con la nuova generazione di fotocamere dotate di una modalità “live view” che consente di apprezzare direttamente l’immagine risultante sul monitor prima di scattare.

Alla fine, se di solito in piena luce il tempo di esposizione rimane istantaneo, non è escluso che è necessario aumentare la sensibilità. Se la tua fotocamera ha una funzione di riduzione del rumore (NR), attivala. Per quanto riguarda la macro, non appena ti avvicini al rapporto 1: 1, come al solito si consiglia di utilizzare una luce aggiuntiva, questa volta una torcia UV.

In conclusione
Il rendering di immagini IR e UV è ovviamente totalmente artificiale e, a fini scientifici, solo le aziende esperte di telerilevamento (Spot image, NOAA, ecc.) Possono dirti in base a grafici calibrati, perché in una luce così leggera tale pianta è più leggera o più scuro di un altro.

La fotografia Near-IR è molto più aperta ai dilettanti rispetto alla fotografia UV. Conoscendo gli effetti sconvolgenti della Legge di Moore e quanti prezzi degli articoli elettronici diminuiscono in pochi anni, se sei un dilettante e vuoi risparmiare, ti suggerisco di utilizzare una fotocamera di seconda mano già convertita in fotografia IR.

Poiché non ci sono molti acquirenti, spesso i fornitori devono sacrificare il prezzo di vendita. Quindi puoi trovare le fotocamere compatte IR usate a ~ 200 € e ~ 500 € per un corpo DSLR, modifiche (filtraggio) e filtri inclusi.

La fotografia Near-IR offre risultati eccellenti in B / N, specialmente con lunghezze d’onda di 830-850 nm o più lunghe perché, tranne la composizione, la parte principale dell’elaborazione delle immagini si riduce a una correzione della luminanza. Nei colori, otterrai i migliori risultati nell’uso di un filtro parzialmente trasparente alla luce visibile (mezza larghezza di banda a 630 o 665 nm) perché consentirà di modificare i colori più facili sul computer, l’elaborazione diventa più limitata se il filtro è opaco luce.

Non si può dire lo stesso della fotografia UV che richiede prima di tutto una lente trasparente ai raggi UV e preferibilmente una torcia UV.

Se riesci a trovare questi accessori e puoi pagarli, sei molto fortunato!

Un nuovo mondo si apre ai nostri occhi!

Applicazioni nel mondo degli APR

Fig.1 Trefolo rotto sul conduttore di energia sul distanziatore

Fig.2 Allentamento bulloni di chiusura gusci

Fig.3 Scariche localizzate lungo le catene di isolatori in amarro e sul collo morto

Fig.4 Presenza di sporgenze appuntite dovute a difetti costruttivi

Approfondimenti (sia IR che UV):

NOTIZIE UTILI:

Che cos’è l’effetto Corona e perché si verifica?

Affinché l’effetto corona si verifichi efficacemente, due fattori qui sono di primaria importanza, come indicato di seguito: –

1) La differenza di potenziale elettrico alternato deve essere fornita attraverso la linea.

2) La spaziatura dei conduttori, deve essere abbastanza grande rispetto al diametro della linea. effetto corona Quando una corrente alternata viene fatta fluire attraverso due conduttori della linea di trasmissione la cui spaziatura è grande rispetto ai loro diametri, quindi l’aria che circonda i conduttori (composta da ioni) è soggetta a sollecitazioni dielettriche. A bassi valori della tensione di alimentazione, non si verifica nulla in quanto lo stress è troppo basso per ionizzare l’aria all’esterno. Ma quando si fa la differenza potenziale per aumentare oltre un valore di soglia di circa 30 kV noto come tensione critica di disturbo, allora l’intensità del campo aumenta e quindi l’aria che la circonda subisce uno stress abbastanza elevato da essere dissociato in ioni che conducono l’atmosfera. Ciò provoca una scarica elettrica attorno ai conduttori a causa del flusso di questi ioni, dando origine a un debole bagliore luminescente, insieme al suono sibilante accompagnato dalla liberazione di ozono, che viene prontamente identificato a causa del suo odore caratteristico. Questo fenomeno di scarica elettrica che si verifica nella linea di trasmissione per alti valori di tensione è noto come effetto corona nel sistema di alimentazione. Se la tensione attraverso le linee viene ancora aumentata, il bagliore diventa sempre più intenso insieme al rumore sibilante, inducendo una perdita di potenza molto elevata nel sistema che deve essere presa in considerazione.

Fattori che influenzano l’effetto Corona nel sistema di alimentazione.
Come accennato in precedenza, la tensione di linea del conduttore è il principale fattore determinante per la corona nelle linee di trasmissione, a bassi valori di tensione (inferiore alla tensione di disturbo critica) lo stress sull’aria è troppo basso per dissociarli e quindi nessuna scarica elettrica si verifica. Poiché con l’aumento della tensione l’effetto corona in una linea di trasmissione si verifica a causa della ionizzazione dell’aria atmosferica che circonda i cavi, è principalmente influenzato dalle condizioni del cavo e dallo stato fisico dell’atmosfera. Esaminiamo ora questi criteri con maggiori dettagli:

Condizioni atmosferiche per Corona nelle linee di trasmissione
È stato dimostrato fisicamente che il gradiente di tensione per la rottura dielettrica dell’aria è direttamente proporzionale alla densità dell’aria. Quindi in una giornata tempestosa, a causa del flusso d’aria continuo, il numero di ioni presenti attorno al conduttore è molto più del normale, e quindi è più probabile che abbia una scarica elettrica nelle linee di trasmissione in un tale giorno, rispetto a un giorno con tempo abbastanza chiaro . Il sistema deve essere progettato tenendo conto di quelle situazioni estreme.

Condizioni dei cavi per Corona nella linea di trasmissione.
Questo particolare fenomeno dipende fortemente dai conduttori e dalle sue condizioni fisiche. Ha una relazione di proporzionalità inversa con il diametro dei conduttori. vale a dire con l’aumento del diametro, l’effetto della corona nel sistema di alimentazione si riduce considerevolmente.

Inoltre la presenza di sporcizia o rugosità del conduttore riduce la tensione di guasto critica, rendendo i conduttori più inclini a perdite corona. Pertanto, nella maggior parte delle città e delle aree industriali ad alto inquinamento, questo fattore è di ragionevole importanza per contrastare gli effetti negativi che ha sul sistema.

Spaziatura tra i conduttori
Come già accennato, affinché la corona si verifichi efficacemente la spaziatura tra le linee dovrebbe essere molto più elevata rispetto al suo diametro, ma se la lunghezza viene aumentata oltre un certo limite, lo stress dielettrico sull’aria si riduce e di conseguenza l’effetto della corona si riduce anche. Se la spaziatura è troppo grande, la corona per quella regione della linea di trasmissione potrebbe non verificarsi affatto.