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]。
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歷史
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
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
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
參考文獻
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