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影象。
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影象,透過煙霧和霧氣繪製一個人的血管圖,同時,
還能在
不接觸人面板
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奈米),它正好在可見光譜(400至700奈米)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,然後將反射回裝置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影象,並能看穿矽片等不透明物體,還能不可見的光變得可見。
由於研究人員
將感測器和顯示器結合到一個裝置中,
所以新型成像儀就摒棄了傳統檢測儀的笨重
。
裝置的成像器由多個半導體層組成,每層都有數百奈米的厚度,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。三層裡包括一個光電探測器層、一個有機發光二極體(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,在那裡被轉換成可見影象(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,從而使裝置能夠產生更清晰影象。
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。
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