نظام مصدر ضوء الشرطة متعدد النطاقات

مصدر الضوء متعدد النطاقات هو نظام بصري يقسم الضوء الأبيض المنبعث من مصدر الضوء إلى نطاقات مختلفة باستخدام مجموعة أو مجموعتين من مرشحات الألوان، ثم يُخرجه عبر موجه ضوئي. يتكون بشكل أساسي من خمسة أجزاء: مصدر الضوء، ونظام الترشيح، ونظام الإخراج، ونظام عرض التحكم، والهيكل الخارجي. (انظر الشكل 1 للاطلاع على التركيب). يُعد مصدر الضوء ونظام الترشيح ونظام الإخراج الأجزاء الأساسية لمصدر الضوء متعدد النطاقات، وهي التي تحدد أداءه. يستخدم مصدر الضوء عادةً مصباح زينون أو مصباح إنديوم أو مصابيح هاليد معدنية أخرى ذات كفاءة إضاءة عالية. يشير نظام الترشيح بشكل أساسي إلى مرشح الألوان، وهناك مرشحات ألوان مطلية عادية أو مرشحات ألوان تداخلية عالية الجودة ذات نطاق تمرير. يتميز أداء النوع الأخير بأنه أفضل بكثير من النوع الأول، حيث يقلل بشكل أساسي من عرض نطاق القطع للضوء الملون، أي أنه يحسن بشكل كبير من أحادية اللون للضوء الملون. يبلغ نطاق الطول الموجي للإخراج المعتاد 350 ~ 1000 نانومتر، بما في ذلك معظم الخطوط الطيفية في مناطق الأشعة فوق البنفسجية طويلة الموجة والضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة.

1. مصادر الضوء الفلوري ومتعددة النطاقات

عندما تُثار الإلكترونات خارج النواة وتنتقل إلى حالة الإثارة، تكون هذه الإلكترونات في حالة الإثارة غير مستقرة، وتعود دائمًا إلى الحالة الأرضية ذات الطاقة الأقل. خلال هذه العودة، تُطلق الطاقة المكتسبة على شكل فوتونات. وتُعرف هذه الظاهرة بظاهرة إثارة المادة إلى حالة الإثارة بعد تعرضها لفوتون ذي طول موجي معين، ثم عودتها إلى مستوى طاقة أقل بإطلاق فوتون آخر ذي طول موجي محدد.

تُعرف هذه الظاهرة باسم ظاهرة التألق الضوئي، وعادةً ما يكون عمر الفوتون المنبعث أقل من 0.000001 ثانية، ويُطلق عليها اسم التألق الفلوري؛ أما إذا كان عمر الفوتون بين 0.0001 و0.1 ثانية، فيُطلق عليها اسم التفسفر. إذا استطاعت مادة ما أن تُثير نفسها ذاتيًا وتُنتج تألقًا فلوريًا دون إثارة ضوئية خارجية، يُقال إن هذه المادة تمتلك تألقًا فلوريًا ذاتيًا. ومن مظاهر التألق الفلوري الأخرى توليد موجات ضوئية بأطوال موجية مختلفة عن الموجات الأصلية (عادةً ما تُثير الموجات القصيرة موجات طويلة) عند تعرضها لمصدر ضوئي خارجي، ويتجلى ذلك بصريًا في انبعاث ضوء بلون مختلف. ويمكن لمصدر الضوء متعدد النطاقات أن يوفر ليس فقط مصدرًا ضوئيًا عكسيًا لمراقبة التألق الفلوري الذاتي، بل أيضًا مصدرًا ضوئيًا للإثارة.

2. مبدأ فصل الألوان

يُعدّ مبدأ فصل الألوان شرطًا أساسيًا للاختيار الصحيح لنطاق الطول الموجي (ضوء اللون) ومرشح الألوان لمصدر الضوء متعدد النطاقات، وذلك عن طريق اختيار الظلال.