紅外線熱像儀
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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(fā)出的紅外線進行感光成像的設(shè)備，這種設(shè)備被廣泛運用在軍事、消防、醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)、海關(guān)檢查等領(lǐng)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(fā)展而來，但是光敏元件只能判斷有沒有紅外線，無法呈現(xiàn)出圖像。在第二次世界大戰(zhàn)中交戰(zhàn)各國對熱成像儀的軍事用途表現(xiàn)出了興趣，對其進行了零星的研究和小規(guī)模應(yīng)用。[2]1952年，銻化銦被開發(fā)出來，這種新的半導(dǎo)體材料促進了紅外線熱成像儀的進一步發(fā)展。不久之后，德州儀器公司開發(fā)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(tǒng)采用的是單原件感光，利用機械裝置控制鏡片轉(zhuǎn)動，將光線反射到感光元件上。[3]隨著碲鎘汞材料制造工藝的成熟，在軍事領(lǐng)域大規(guī)模采用熱成像儀成為了可能。60年代之后出現(xiàn)了由60或更多的感光元件組成的線性整列，瑞典的AGA公司將熱成像儀的應(yīng)用拓展至民用領(lǐng)域發(fā)展。然而由于最初采用的是非制冷感光元件，制冷部件加上機械掃描機構(gòu)使得整個系統(tǒng)非常龐大。[4]等到CCD技術(shù)成熟之后，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(dǎo)體制冷技術(shù)取代了液氮、壓縮機制冷之后開始出現(xiàn)了便攜、手持的熱成像儀。90年代之后，德州儀器又開發(fā)出了基于非晶硅的非制冷紅外焦平面陣列，進一步降低了熱成像儀的生產(chǎn)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的原理。前者主要是利用光子在半導(dǎo)體材料上產(chǎn)生的電效應(yīng)進行成像，敏感度高，但探測器本身的溫度會對其產(chǎn)生影響，因而需要降溫。后者將光線引發(fā)的熱量轉(zhuǎn)換為電信號，敏感度不如前者同時無需制冷。[6]除此之外，還根據(jù)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(jù)感光元件數(shù)量和運動方式，則有機械掃描、凝視成像型等。[8]
用途
熱成像儀的用途非常廣泛，特別是在軍事上，利用熱成像儀可以在夜間發(fā)現(xiàn)散發(fā)熱量的坦克發(fā)動機、士兵。在工業(yè)上，可以利用熱像儀快速探測出加工件的溫度，從而掌握必須的信息。由于電動機、晶體管等電子器件發(fā)生故障時往往伴隨著溫度的異常升高，利用熱成像儀也可以快速診斷故障。[9]在流行性感冒、肺炎等疾病流行時，可以利用熱成像儀快速判斷是否有發(fā)熱現(xiàn)象。由于癌細胞的溫度較高，也可用其判斷診斷乳腺癌等疾病。[10]邊防部門也可用其判斷交通工具中是否有偷渡客。
參考文獻
參考來源
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