新型红外成像仪,体积更小,成本更低

文|陈根

红外成像技术是一项前途广阔的高新技术。自然界中,几乎一切物体都可以辐射红外线,因此利用探测仪测量目标本身与背景间的红外线差,可以得到不同的热红外线形成的红外图像。

虽然红外成像技术已经存在了几十年,但大多数检测系统都比较昂贵、笨重和复杂。它们往往需要一个单独的摄像头和显示器,还需要使用无机半导体制造,成本较高的同时还含有砷和铅等有毒元素。

针对这些问题,近日,加州大学圣地亚哥分校研究人员开发了一种新型红外成像仪,可以将红外光转换为图像,透过烟雾和雾气绘制一个人的血管图,同时,还能在不接触人皮肤的情况下监测心率。

该成像仪检测的是红外光谱的一部分,称为短波红外光(波长为1000至1400纳米),它正好在可见光谱(400至700纳米)之外。该成像仪的工作原理是将短波红外光照射到感兴趣的物体或区域,然后将反射回设备的低能量红外光转换为人眼可以看到的更短、更高能量的波段。

红外线成像仪甚至能够形成一个人手中血管的清晰图像,并能看穿硅片等不透明物体,还能不可见的光变得可见。由于研究人员将传感器和显示器结合到一个设备中,所以新型成像仪就摒弃了传统检测仪的笨重。

设备的成像器由多个半导体层组成,每层都有数百纳米的厚度,相互堆叠在一起。共有三层,每层由不同的有机聚合物制成,是成像器的关键。三层里包括一个光电探测器层、一个有机发光二极管(OLED)显示层,以及中间的一个电子阻隔层。

其中,光电探测器层吸收短波红外光(低能量光子),然后产生电流。该电流流向OLED显示层,在那里被转换成可见图像(高能量光子)。而中间层,又称为电子阻挡层,会使OLED显示层不失去任何电流,从而使设备能够产生更清晰图像。

值得一提的是,该仪器使用的是有机半导体,成本更低、更灵活,未来可安全用于生物医学应用。

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