【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，圣地亞哥，由加利福尼亞大學圣地亞哥分校的電氣工程師領導的小組開發(fā)了一種薄型的大型設備，該設備將紅外光轉換為圖像。測試表明，該成像儀可用于觀察煙霧，透視硅片以檢查電子板的質量和組成，并繪制人的血管圖，同時監(jiān)控心率，而無需觸摸對象的皮膚。
成像器檢測到光譜的短波紅外部分，并落在可見光譜的外面。在應用中，它將短波紅外光照射到感興趣的物體或區(qū)域上，然后將反射回設備的低能量紅外光轉換為人眼可以看到的較短，較高能量的波長。
“它使可見光可見”，加州大學圣地亞哥分校雅各布斯工程學院的電氣和計算機工程學教授Tina Ng說。
該團隊開發(fā)的紅外成像儀將傳感器和顯示組件組合到一個薄型設備中。多個半導體層相互堆疊，每個半導體層的厚度薄了幾百納米。其中三層由不同的有機聚合物制成：光電探測器層，OLED顯示層，以及位于光電檢測器和OLED顯示層之間的阻擋電子的層。
光電探測器層吸收短波紅外光或低能光子，然后產(chǎn)生流到OLED顯示層的電流。在那里，電流被轉換為可見圖像(高能光子)。中間層用于防止OLED顯示層在上轉換過程中流失任何電流，這就是使設備產(chǎn)生更清晰圖像的原因。
研究的第一作者李寧說：“這樣做的好處是，它可以在一個薄而緊湊的系統(tǒng)中直接進行紅外到可見光的轉換。 在典型的紅外成像系統(tǒng)中，上轉換不是電子的，您需要一個檢測器陣列來收集數(shù)據(jù)，一臺計算機來處理該數(shù)據(jù)以及一個單獨的屏幕來顯示該數(shù)據(jù)。這就是為什么大多數(shù)現(xiàn)有系統(tǒng)體積龐大且昂貴的原因。”
由于成像器也是用有機半導體制成的，因此價格低廉，靈活且在生物醫(yī)學應用中使用安全。當前正在使用或以前使用的許多紅外成像系統(tǒng)價格昂貴，體積龐大且復雜。它們通常需要單獨的照相機和顯示器，并且通常由無機半導體制成。這些都是昂貴且剛性的，并且由諸如砷和鉛的有毒元素組成。
與使用無機半導體組件的類似設備相比，該新設備還提供了更好的圖像分辨率。成像器可以看到更多的短波紅外光譜(類似的系統(tǒng)通常只能看到1200 nm以下)，并且具有2 cm 2的大顯示尺寸。由于成像器是使用薄膜工藝制造的，因此可以輕松且廉價地按比例放大以制造更大的顯示器。
另一個特點是成像儀可以有效地提供光學和電子讀數(shù)。例如，當研究人員將紅外光照射到對象的手背上時，成像儀會在記錄對象的心率時提供對象血管的圖片。
在另一個演示中，他們將裝有“出口”圖案的光掩模放在一個充滿煙霧的小室內。他們還在硅片后面放置了一個帶有“ UCSD”圖案的光掩模。紅外光穿過煙霧和硅，使成像儀可以在這些演示中看到字母。
研究人員現(xiàn)在的目標是提高設備的效率。
該研究得到了美國國家科學基金會和三星先進技術研究所的支持，發(fā)表在高級功能材料上。
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