مهندسی پزشکی

آشنائی با ترموگرافی چشمان ما برای دیدن نیاز به نور دارد. نور از جنس امواج الکترومغناطیسی است که منبعی باید برای انتشار آن وجود داشته باشد تا ما بتوانیم ببینیم، مثل خورشید یا لامپ روشنائی. از قضای روزگار تمام موجودات عالم هستی، از جمله خود ما، عملکردی مشابه منابع نور دارند ولی از آنجا که نور مزبور اساساً در طول موجهائی منتشر میشود که خارج از برد طول موج قابل رؤیت یعنی 0.4 – 0.8 میکرون است چشمان ما قادر به دیدن نور تابشی موجودات نیست، البته مگر آنکه دمای آنها بسیار بسیار بالا باشد، مثل آهن بالای 600 درجه خصوصاً بالاتر از 1500 درجه که مثل یک منبع نور پرقدرت سفید رنگ از خود نورافشانی میکند.   نور فوق الذکر، که البته دیگر به آن نور نمیگویند، هم از جنس امواج الکترومغناطیسی است. به عبارت دیگر همه موجودات هستی، با دمای بالاتر از صفر مطلق یا -273 درجه،از خود این نوع انرژی را تابش میکنند. این انرژی به شکل امواج مشابه نور در طول موجهائی که به آن باند "مادون قرمز" یا Infrared میگویند و با چشم قابل رؤیت نیست به اطراف جسم منتشر میشود. مقدار انرژی تابشی فوق تابع دما است و رابطه بین دما و مقدار انرژی تابشی توسط فیزیکدانان، خصوصاً جناب پلانک، قبلاً استخراج شده است. یعنی اگر بتوانیم مقدار انرژی تابشی مزبور را اندازه گیری کنیم با کمک آن دمای جسم تعیین خواهد شد دماسنجیِ غیرتماسی Non-contact  (Infrared) Temperature Measurement همة اینها را گفتیم تا به دوربینهای ترموگرافی برسیم ولی پیش از آن اشاره ای به دماسنجهای غیرتماسی میکنیم دماسنج غیر تماسی یا پایرومتر Infrared Non-contact Thermometer or Pyrometer دماسنج غیرتماسی ابزاری است که به صورت غیرتماسی انرژی تابشی را دریافت و با توجه به مقدار آن دما یا درجه حرارت سوژه ایکه به طرف آن نشانه روی شده را اعلام میکند. این دماسنج ها دارای یک لنز هستند که انرژی مزبور از میدان دید خود را روی یک عدد سنسور متمرکز میکند.بلوک دیاگرام ساده یک ترمومتر غیر تماسی را ذیلاً میبینید.                 انرژی فوق الذکر از میدان دید لنز روی سنسور متمرکز میشود. میدان دید تابع نوع لنز و فاصلة آن از سوژه است. دمای اندازه گیری شده دمای متوسط میدان دید است. به شکلهای زیر دقت کنید:                  دوربین ترموگرافی Thermography Camera اصول کار در دوربین ترموگرافی مشابه ترمومتر غیرتماسی است که در بالا به اختصار معرفی شد ولی: در دوربین ترموگرافی بجای یک سنسور از هزاران سنسور استفاده میشود که هر یک از سنسورها دمای بخش کوچکی از میدان دید لنز دوربین را اندازه گیری میکند. این سنسورها روی صفحه ای که به آن دیتکتور میگویند به صورت سطری/ستونی در کنار هم چیده شده اند مثل پیکسل های مانیتورهای کامپیوتر. برای مثال در دوربینی که در مشخصات فنی آن نوع دیتکتور 320X240 پیکسل قید شده تعداد سنسورها 320X240=76,800 عدد است. بدین ترتیب دوربین ترموگرافی تا اینجای کار و اساساً فقط دمای سوژه یا میدان دید خود را اندازه گیری میکند منتها نه فقط دمای یک نقطه بلکه بسته به تعداد سنسورها دمای هزاران هزار نقطه و آنهم در هر کسری از ثانیه. نتیجه اندازه گیری در جدولی با تعداد خانه هائی برابر تعداد سنسور ها، مثلاً 320x240خانه، ثبت میشود. دوربین بعد از قرائت دما به هر دما رنگی را اختصاص میدهد و بدین ترتیب به هریک از خانه های جدول دمای فوق رنگی اختصاص مییابد. در نهایت جدول رنگها به صفحه نمایش ارسال میشود و آنچه ما در دوربین میبینیم در واقع یک جدول دماست که هر یک از خانه های آن بجای دمای اندازه گیری شده توسط سنسور مربوطه رنگ اختصاص داده شده به آن را منعکس میکند. شکل زیر اساس کار دوربین ترموگرافی را نشان میدهد.                پس چرا تصویری که ما میبینیم (بعضاً) شبیه و حتی در مواردی بسیار شبیه عکس معمولی است؟ مثلاً عکسهای زیر جملگی تصاویر دمائی یا ترموگرافی هستند ولی اگر کسی ترموگرافی را نشناسد ممکن است حتی فکر کند که اینها عکس یا نقاشی هنری اند!؟ What are these: Artistic Visual Images, Painting Or Thermal (Thermography) Images? علت اینکه جزئیات آنچه در میدان دید دوربین هست، با تنظیم مناسب دوربین، تقریباً بطور کامل در تصویر منعکس میشود حساسیت دوربین به اختلاف دماهای بسیار کم است. البته هرچه این میزان حساسیت بیشتر باشد جزئیات تصویر کاملتر خواهد بود. دوربینهای امروزیِ با کیفیت بالا معمولاً به اختلاف دما در حد صدم درجه حساس اند و دوربینهای ارزانتر اختلاف در حد دهم درجه را تشخیص میدهند. مورد دیگری که تأثیر بالائی در کیفیت تصویر ایفا میکند همان تعداد سنسورهاست که هرچه بیشتر باشد قیمت دوربین گرانتر و شفافیت تصویر، و موارد دیگری که در دوره های آموزشی قابل تشریح است، بیشتر میشود. جهت اطلاع هر دوربینی قادر به تهیه تصاویری با کیفیت های بالا نیست. تصاویر فوق، که البته برای نمایش در web کوچک شده اند، توسط بهترین دوربینهای ترموگرافی موجود در بازار تهیه شده اند. اما و اگرهای تصاویر ترموگرافی ترموگرافی از جمله تکنولوژیهائی است که بهره گیری صحیح از آن نیاز به آموزش دارد. البته هرکسی میتواند با دوربینهای امروزی با فشردن یک کلید تصویر ترموگرافی بگیرد ولی تفسیر تصویر ترموگرافی بدون آشنائی با تکنولوژی مربوطه میتواند نتایج بعضاً بسیار ناخوش آیندی را برای مفسر مربوطه به بار بیاورد. مثلاً تصویر زیر را که از یک لوله گرفته شده در کنار عکس معمولی لوله مشاهد میکنید.   همانطور که ملاحظه میکنید در عرض لوله حدود 40 درجه سانتیگراد اختلاف دما دیده میشود. ترموگرافر باید اختلاف را تفسیر کند. ممکن است این اختلاف از رسوب گذاری درون لوله باشد؟