陳根:新型紅外成像儀,更靈活、更高效_風聞
陈根-知名科技作家为你解读科技与生活的方方面面。2021-09-11 09:33
文|陳根
紅外成像技術是一項前途廣闊的高新技術。自然界中,幾乎一切物體都可以輻射紅外線,因此利用探測儀測量目標本身與背景間的紅外線差,可以得到不同的熱紅外線形成的紅外圖像。
雖然紅外成像技術已經存在了幾十年,**但大多數檢測系統都比較昂貴、笨重和複雜。**它們往往需要一個單獨的攝像頭和顯示器,還需要使用無機半導體制造,成本較高的同時還含有砷和鉛等有毒元素。
針對這些問題,近日,加州大學聖地亞哥分校研究人員開發了一種新型紅外成像儀,可以將紅外光轉換為圖像,透過煙霧和霧氣繪製一個人的血管圖,同時,還能在不接觸人皮膚的情況下監測心率。
該成像儀檢測的是紅外光譜的一部分,稱為短波紅外光(波長為1000至1400納米),它正好在可見光譜(400至700納米)之外。該成像儀的工作原理是將短波紅外光照射到感興趣的物體或區域,然後將反射回設備的低能量紅外光轉換為人眼可以看到的更短、更高能量的波段。
紅外線成像儀甚至能夠形成一個人手中血管的清晰圖像,並能看穿硅片等不透明物體,還能不可見的光變得可見。由於研究人員****將傳感器和顯示器結合到一個設備中,所以新型成像儀就摒棄了傳統檢測儀的笨重。
設備的成像器由多個半導體層組成,每層都有數百納米的厚度,相互堆疊在一起。共有三層,每層由不同的有機聚合物製成,是成像器的關鍵。三層裏包括一個光電探測器層、一個有機發光二極管(OLED)顯示層,以及中間的一個電子阻隔層。

其中,光電探測器層吸收短波紅外光(低能量光子),然後產生電流。該電流流向OLED顯示層,在那裏被轉換成可見圖像(高能量光子)。而中間層,又稱為電子阻擋層,會使OLED顯示層不失去任何電流,從而使設備能夠產生更清晰圖像。
值得一提的是,該儀器使用的是有機半導體,成本更低、更靈活,未來可安全用於生物醫學應用。