热成像仪

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热成像仪下的鸵鸟

熱影像儀又称热像仪红外线热成像仪等。是一种对物体散发出的红外线进行感光成像的设备,这种设备被广泛运用在军事消防医疗、工业生产、海关检查等领域。[1]

历史[编辑]

热成像仪是从对红外线敏感的光敏元件上发展而来,但是光敏元件只能判断有没有红外线,无法呈现出图像。在第二次世界大战中交战各国对热成像仪的军事用途表现出了兴趣,对其进行了零星的研究和小规模应用。[2]1952年,锑化铟被开发出来,这种新的半导体材料促进了红外线热成像仪的进一步发展。不久之后,德州仪器公司开发出了具有实用价值的前视红外线(Forward looking infrared)热成像仪。这一系统采用的是单原件感光,利用机械装置控制镜片转动,将光线反射到感光元件上。[3]随着碲镉汞材料制造工艺的成熟,在军事领域大规模采用热成像仪成为了可能。60年代之后出现了由60或更多的感光元件组成的线性整列,瑞典AGA公司将热成像仪的应用拓展至民用领域发展。然而由于最初采用的是非制冷感光元件,制冷部件加上机械扫描机构使得整个系统非常庞大。[4]等到CCD技术成熟之后,焦平面阵列式热成像仪取代了机械扫描式热成像仪。至80年代半导体制冷技术取代了液氮、压缩机制冷之后开始出现了便携、手持的热成像仪。90年代之后,德州仪器又开发出了基于非晶硅的非制冷红外焦平面阵列,进一步降低了热成像仪的生产成本。[5]

原理及分类[编辑]

红外热成像仪有光子探测和热探测两种不同的原理。前者主要是利用光子在半导体材料上产生的电效应进行成像,敏感度高,但探测器本身的温度会对其产生影响,因而需要降温。后者将光线引发的热量转换为信号,敏感度不如前者同时无需制冷。[6]除此之外,还根据热成像仪的工作波段、所使用的感光材料进行分类。常见热成像仪工作在3到5微米或8到12微米,常用感光材料则有硫化铅硒化铅、碲化铟、碲锡铅、碲镉汞、掺杂和掺杂硅等。[7]根据感光元件数量和运动方式,则有机械扫描、凝视成像型等。[8]

用途[编辑]

热成像仪的用途非常广泛,特别是在军事上,利用热成像仪可以在夜间发现散发热量的坦克发动机、士兵。在工业上,可以利用热像仪快速探测出加工件的温度,从而掌握必须的信息。由于电动机晶体管等电子器件发生故障时往往伴随着温度的异常升高,利用热成像仪也可以快速诊断故障。[9]流行性感冒肺炎等疾病流行时,可以利用热成像仪快速判断是否有发热现象。由于细胞的温度较高,也可用其判断诊断乳腺癌等疾病。[10]边防部门也可用其判断交通工具中是否有偷渡客。

参考文献[编辑]