熱成像儀
熱影像儀又稱熱像儀或紅外線熱成像儀等。是一種對物體散發出紅外線進行感光成像的設備，這種設備廣泛運用在軍事、消防、醫療、工業生產、海關檢查等領域[1]。
歷史
[編輯]熱成像儀是從對紅外線敏感的光敏元件上發展而來，但是光敏元件只能判斷有沒有紅外線，無法呈現出圖像。在第二次世界大戰中交戰各國對熱成像儀的軍事用途表現出了興趣，對其進行了零星的研究和小規模應用[2]。1952年，銻化銦開發出來，這種新的半導體材料促進了紅外線熱成像儀進一步發展。不久之後，德州儀器公司開發出了具有實用價值的前視紅外線（Forward looking infrared）熱成像儀。這一系統採用的是單原件感光，利用機械裝置控制鏡片轉動，將光線反射到感光元件上[3]。隨着碲鎘汞材料製造工藝成熟，在軍事領域大規模採用熱成像儀成為了可能。60年代之後出現了由60或更多感光元件組成的線性整列，瑞典AGA公司將熱成像儀的應用拓展至民用領域發展。然而由於最初採用的是非製冷感光元件，製冷部件加上機械掃描機構使得整個系統非常龐大[4]。等到CCD技術成熟之後，焦平面陣列式熱成像儀取代了機械掃描式熱成像儀。至80年代半導體製冷技術取代了液氮、壓縮機製冷之後開始出現了便攜、手持的熱成像儀。90年代之後，德州儀器又開發出了基於非晶硅的非製冷紅外焦平面陣列，進一步降低了熱成像儀生產成本[5]。
原理及分類
[編輯]紅外熱成像儀有光子探測和熱探測兩種不同原理。前者主要是利用光子在半導體材料上產生的電效應進行成像，敏感度高，但探測器本身的溫度會對其產生影響，因而需要降溫。後者將光線引發的熱量轉換為電信號，敏感度不如前者，但無需製冷[6]。除此之外，還根據熱成像儀的工作波段、所使用的感光材料進行分類。常見熱成像儀工作在3到5微米或8到12微米，常用感光材料則有硫化鉛、硒化鉛、碲化銦、碲錫鉛、碲鎘汞、摻雜鍺和摻雜硅等[7]。根據感光元件數量和運動方式，則有機械掃描、凝視成像型等[8]。
用途
[編輯]熱成像儀用途非常廣泛，特別是在軍事上，利用熱成像儀可以在夜間發現散發熱量的坦克發動機、士兵。在工業上，可以利用熱像儀快速探測出加工件的溫度，從而掌握必要資訊。由於電動機、晶體管等電子元件發生故障時，往往伴隨着溫度異常升高，利用熱成像儀也可以快速診斷故障[9]。在醫學方面，流行性感冒、肺炎等疾病流行時，可以利用熱成像儀快速判斷是否有發熱現象。由於癌細胞溫度較高，也可用其輔助診斷乳腺癌等疾病[10]。邊防部門也可用其判斷交通工具或邊界地帶否藏有偷渡客。
參見
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ 红外热像仪的小知识. [2010-03-04]. （原始內容存檔於2021-03-24）.
- ^ History of Infrared. [2010-03-05]. （原始內容存檔於2010-08-27）.
- ^ History of Infrared Thermography. [2010-03-05]. （原始內容存檔於2010-02-01）.
- ^ 基於微光與紅外的夜視技術 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2010-06-20.
- ^ 熱成像技術的發展 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2010-05-29.
- ^ 熱成像工作原理 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2008-11-04.
- ^ 科普：紅外熱像儀 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2006-06-20.
- ^ 紅外成像器件的發展[永久失效連結]
- ^ 紅外線熱成像儀在電廠的應用[永久失效連結]
- ^ 医疗诊断用红外热像仪. [2010-03-06]. （原始內容存檔於2010-08-24）.
