Staring array
سٹارنگ ایرے، جسے سٹارنگ پلین ایرے یا فوکل پلین ایرے (ایف پی اے) بھی کہا جاتا ہے، ایک امیج سینسر ہے جو لینس کے فوکل پلین پر لائٹ سینسنگ پکسلز کی ایک صف (عام طور پر آئتاکار) پر مشتمل ہوتا ہے۔ ایف پی اے عام طور پر امیجنگ کے مقاصد کے لیے استعمال ہوتے ہیں (مثال کے طور پر۔ تصاویر لینا یا ویڈیو امیجری)، لیکن غیر امیجنگ مقاصد جیسے سپیکٹرومیٹری، ایل آئی ڈی اے آر، اور ویو فرنٹ سینسنگ کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ریڈیو فلکیات میں، ایف پی اے ایک ریڈیو دوربین کے مرکز میں ہے۔ آپٹیکل اور انفراریڈ طول موج پر، یہ امیجنگ ڈیوائس کی مختلف اقسام کا حوالہ دے سکتا ہے، لیکن عام استعمال میں یہ دو جہتی آلات سے مراد ہے جو انفراریڈ سپیکٹرم میں حساس ہیں۔ دوسرے سپیکٹرم میں حساس آلات کو عام طور پر دیگر اصطلاحات کے ذریعے حوالہ دیا جاتا ہے، جیسے کہ سی سی ڈی (چارج جوڑا ہوا آلہ) اور مرئی سپیکٹرم میں سی ایم او ایس امیج سینسر۔ ایف پی اے مخصوص طول موج پر فوٹونوں کا پتہ لگا کر کام کرتے ہیں اور پھر ہر پکسل پر پائے جانے والے فوٹونوں کی تعداد کے سلسلے میں برقی چارج، وولٹیج، یا مزاحمت پیدا کرتے ہیں۔ اس چارج، وولٹیج، یا مزاحمت کو پھر ماپا جاتا ہے، ڈیجیٹائز کیا جاتا ہے، اور فوٹونوں کو خارج کرنے والی شے، منظر، یا رجحان کی تصویر بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ انفراریڈ ایف پی اے کے لیے ایپلی کیشنز میں میزائل یا متعلقہ ہتھیاروں کی رہنمائی کے سینسر، انفراریڈ فلکیات، مینوفیکچرنگ معائنہ، آگ بجھانے کے لیے تھرمل امیجنگ، میڈیکل امیجنگ، اور انفراریڈ فینومینولوجی (جیسے دہن کا مشاہدہ، ہتھیاروں کا اثر، راکٹ موٹر اگنیشن اور دیگر واقعات جو انفراریڈ سپیکٹرم میں دلچسپ ہیں) شامل ہیں۔ اسکیننگ صف سے موازنہ گھورتے ہوئے صف اسکیننگ صف اور ٹی ڈی آئی (ٹائم ڈیلے انٹیگریشن) امیجرز سے الگ ہیں جس میں وہ اسکیننگ کے بغیر مطلوبہ فیلڈ آف ویو کی تصویر لیتے ہیں۔ اسکیننگ صفوں کو لکیری صفوں (یا بہت تنگ 2-D صفوں) سے بنایا جاتا ہے جو وقت کے ساتھ 2-D تصویر کی تعمیر کے لیے گھومنے والے یا ارتعاش کرنے والے آئینے کا استعمال کرتے ہوئے مطلوبہ فیلڈ آف ویو میں ریسٹر کیے جاتے ہیں۔ ایک ٹی ڈی آئی امیجر اسکیننگ سرنی کی طرح کام کرتا ہے سوائے اس کے کہ یہ کیمرے کی حرکت کو عمودی طور پر تصویر بناتا ہے۔ ایک گھورنے والی صف ایک عام کیمرے میں فلم سے مشابہت رکھتی ہے۔ یہ براہ راست تصویر کے جہاز پر لینس کے ذریعہ پیش کردہ 2-D تصویر کو پکڑتی ہے۔ ایک اسکیننگ صف ایک تنگ پھسلن کے ذریعے لی گئی تصاویر کے ساتھ 2 ڈی تصویر کو جوڑنے کے مترادف ہے۔ ایک ٹی ڈی آئی امیجر چلتی کار کی سائیڈ ونڈو سے عمودی سلٹ کے ذریعے دیکھنے اور ایک لمبی، مسلسل تصویر بنانے کے مترادف ہے جب کار زمین کی تزئین سے گزرتی ہے۔ براہ راست 2-D امیجنگ کے لیے کافی سائز اور معیار کی 2-D صفوں کو بنانے میں تاریخی مشکلات کی وجہ سے اسکیننگ صفوں کو تیار اور استعمال کیا گیا۔ جدید ایف پی اے 2048 x 2048 پکسلز تک کے ساتھ دستیاب ہیں، اور متعدد مینوفیکچررز کے ذریعہ بڑے سائز تیار کیے جا رہے ہیں۔ 320 x 256 اور 640 x 480 صف دستیاب ہیں اور غیر فوجی، غیر سائنسی ایپلی کیشنز کے لیے بھی سستی ہیں۔ تعمیر اور مواد اعلی معیار، اعلی ریزولوشن والے ایف پی اے کی تعمیر میں دشواری استعمال شدہ مواد سے حاصل ہوتی ہے۔ جبکہ مرئی امیجر جیسے سی سی ڈی اور سی ایم او ایس امیج سینسر سلکان سے تیار کیے جاتے ہیں، پختہ اور اچھی طرح سے سمجھے جانے والے عمل کا استعمال کرتے ہوئے، آئی آر سینسر کو دوسرے، زیادہ غیر ملکی مواد سے تیار کیا جانا چاہیے کیونکہ سلکان صرف مرئی اور قریب-آئی آر سپیکٹر میں حساس ہوتا ہے۔ آئی آر ڈٹیکٹر صفوں میں عام طور پر استعمال ہونے والے انفراریڈ حساس مواد میں مرکری کیڈیمیم ٹیلورائڈ (ایچ جی سی ڈی ٹی ای، "مرکیڈ"، یا "مرکیڈ ٹیل")، انڈیم اینٹیمونائڈ (آئی این ایس بی، جس کا تلفظ "انس-بی" ہے)، انڈیم گیلیم آرسینائڈ (آئی این جی اے اے، جس کا تلفظ "ان-گیس" ہے)، اور ونیڈیم (وی) آکسائڈ (وی او ایکس، جس کا تلفظ "ووکس" ہے) شامل ہیں۔ مختلف قسم کے لیڈ سالٹ بھی استعمال کیے جا سکتے ہیں، لیکن آج کل کم عام ہیں۔ ان میں سے کسی بھی مواد کو جدید سلکان کرسٹل کے سائز کے قریب کہیں بھی کرسٹل میں نہیں اگایا جا سکتا، اور نہ ہی اس کے نتیجے میں بننے والے ویفرز میں سلکان کی تقریبا یکسانیت ہوتی ہے۔ مزید برآں، آئی آر حساس پکسلز کی صفوں کی تعمیر کے لیے استعمال ہونے والے مواد کو ہر پکسل کے نتیجے میں چارج، وولٹیج، یا مزاحمت کو پیمائش سرکٹری میں منتقل کرنے کے لیے درکار الیکٹرانکس کی تعمیر کے لیے استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ افعال کا یہ مجموعہ ایک چپ پر لاگو کیا جاتا ہے جسے ملٹی پلیکسیر، یا ریڈ آؤٹ انٹیگریٹڈ سرکٹس (آر او آئی سی) کہا جاتا ہے، اور عام طور پر معیاری سی ایم او ایس کے عمل کا استعمال کرتے ہوئے سلکان میں تیار کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد ڈٹیکٹر سرنی کو ہائبرڈائز کیا جاتا ہے یا آر او آئی سی سے منسلک کیا جاتا ہے، عام طور پر انڈیم بمپ بانڈنگ کا استعمال کرتے ہوئے، اور اس کے نتیجے میں ہونے والی اسمبلی کو ایف پی اے کہا جاتا ہے۔ کچھ مواد (اور ان سے بنے ہوئے ایف پی اے) صرف کریوجینک درجہ حرارت پر کام کرتے ہیں، اور دیگر (جیسے مزاحم بے ساختہ سلکان (اے-سی) اور وی او ایکس مائکرو بولومیٹر) غیر ٹھنڈے درجہ حرارت پر کام کر سکتے ہیں۔ کچھ آلات صرف کریوجینک طور پر کام کرنے کے لیے عملی ہوتے ہیں بصورت دیگر تھرمل شور دریافت شدہ سگنل کو دلدل کر دے گا۔ آلات کو بخارات کے ذریعے ٹھنڈا کیا جا سکتا ہے، عام طور پر مائع نائٹروجن (ایل این 2) یا مائع ہیلیم کے ذریعے، یا تھرمو الیکٹرک کولر کا استعمال کرکے۔ تقریبا تمام آئی آر ایف پی اے کا ایک خاص پہلو یہ ہے کہ کسی دیئے گئے آلے پر پکسلز کے برقی ردعمل غیر یکساں ہوتے ہیں۔ ایک کامل ڈیوائس میں ہر پکسل اسی برقی سگنل کو آؤٹ پٹ کرے گا جب مناسب طول موج کے یکساں تعداد میں فوٹون دیئے جائیں گے۔ عملی طور پر تقریبا تمام ایف پی اے میں اہم پکسل سے پکسل آفسیٹ اور پکسل سے پکسل فوٹو رسپانس غیر یکسانیت (پی آر این یو) دونوں ہوتے ہیں۔ جب غیر روشن کیا جاتا ہے، تو ہر پکسل میں ایک مختلف "صفر سگنل" کی سطح ہوتی ہے، اور جب روشن کیا جاتا ہے تو سگنل میں ڈیلٹا بھی مختلف ہوتا ہے۔ یہ عدم یکسانیت نتیجے میں آنے والی تصاویر کو اس وقت تک استعمال کے لیے ناقابل عمل بنا دیتی ہے جب تک کہ ان پر فوٹو رسپانس کو معمول پر لانے کے لیے کارروائی نہ کر دی جائے۔ اس اصلاح کے عمل کے لیے معروف خصوصیت کے اعداد و شمار کے ایک سیٹ کی ضرورت ہوتی ہے، جو کنٹرول شدہ حالات میں مخصوص ڈیوائس سے جمع کیے جاتے ہیں۔ ڈیٹا کی اصلاح سافٹ ویئر میں، ڈی ایس پی میں یا کیمرہ الیکٹرانکس میں ایف پی جی اے میں، یا یہاں تک کہ جدید ترین آلات میں آر او آئی سی پر بھی کی جا سکتی ہے۔ کم مقدار، نایاب مواد، اور آئی آر ایف پی اے بنانے اور استعمال کرنے میں شامل پیچیدہ عمل انہیں تقابلی سائز اور ریزولوشن کے مرئی امیجرز سے کہیں زیادہ مہنگا بناتے ہیں۔ گھورتے ہوئے ہوائی جہاز کی صفوں کا استعمال جدید ہوا سے ہوا کے میزائلوں میں کیا جاتا ہے اور اینٹی ٹینک میزائل جیسے AIM-9X سائیڈ ونڈر، ASRAAM کراس ٹاک پکسلز کی روشنی کو روک سکتے ہیں۔ ایپلی کیشنز 3D LIDAR امیجنگ فوکل طیارہ صفوں (FPAs) کو 3D LIDAR امیجنگ کے لیے استعمال کرنے کی اطلاع دی گئی ہے۔ بہتری 2003 میں، ایف پی اے کے درمیان کراس ٹاک کو دبانے کی صلاحیتوں کے ساتھ ایک 32 x 32 پکسل بریڈ بورڈ کی اطلاع دی گئی تھی۔ یو ایس آرمی ریسرچ لیبارٹری کے محققین نے بریڈ بورڈ کے لیزر بیم کو انفرادی پکسلز پر جمع کرنے اور ہدایت کرنے کے لیے کولیمیٹر کا استعمال کیا۔ چونکہ وولٹیج کی کم سطح اب بھی پکسلز میں مشاہدہ کی گئی تھی جو روشن نہیں ہوتی تھی، اس بات کی نشاندہی کرتی ہے کہ کراس اسٹاک کے ذریعے روشنی کو روکا گیا تھا۔ اس کراس ٹاک کو مائیکرو اسٹرپ لائنوں کے درمیان اور ایف پی اے کے اندرونی کنڈکٹرز کے درمیان کیپسیٹیو جوڑے سے منسوب کیا گیا تھا۔ بریڈ بورڈ میں رسیور کو کم فوکل لمبائی والے کے لیے تبدیل کر کے، کولیمیٹر کا فوکس کم کر دیا گیا اور سگنل کی شناخت کے لیے سسٹم کی حد کو بڑھا دیا گیا۔ اس نے کراس ٹاک کو منسوخ کر کے ایک بہتر تصویر کو آسان بنایا۔ ایک اور طریقہ یہ تھا کہ ایف پی اے میں ایک چپٹی پتلی سبسٹریٹ جھلی (تقریبا 800 اینگسٹروم موٹی) کو شامل کیا جائے۔ یہ ایف پی اے امیجنگ ایپلی کیشنز میں پکسل سے پکسل کراس ٹاک کو ختم کرنے کے لیے بتایا گیا تھا۔ ایک اور برفانی تودے کے فوٹوڈیوڈ ایف پی اے کے مطالعے میں، پڑوسی پکسلز کے درمیان خندقوں کی نقاشی نے کراس ٹاک کو کم کر دیا۔ فوکل طیارہ صف (ریڈیو فلکیات) حوالہ جات اورکت امیجنگ تصویری سینسر بھی دیکھیں۔