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加州大学开发了一种新型的设备,可使用红外光传送图像

时间:2021-05-17 作者:专家委 点击:67

仪表网 仪表研发】近日,圣地亚哥,由加利福尼亚大学圣地亚哥分校的电气工程师领导的小组开发了一种薄型的大型设备,该设备将红外光转换为图像。测试表明,该成像仪可用于观察烟雾,透视硅片以检查电子板的质量和组成,并绘制人的血管图,同时监控心率,而无需触摸对象的皮肤。
 
  成像器检测到光谱的短波红外部分,并落在可见光谱的外面。在应用中,它将短波红外光照射到感兴趣的物体或区域上,然后将反射回设备的低能量红外光转换为人眼可以看到的较短,较高能量的波长。
 
  “它使可见光可见”,加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的电气和计算机工程学教授Tina Ng说。
 
  该团队开发的红外成像仪将传感器和显示组件组合到一个薄型设备中。多个半导体层相互堆叠,每个半导体层的厚度薄了几百纳米。其中三层由不同的有机聚合物制成:光电探测器层,OLED显示层,以及位于光电检测器和OLED显示层之间的阻挡电子的层。
 
  光电探测器层吸收短波红外光或低能光子,然后产生流到OLED显示层的电流。在那里,电流被转换为可见图像(高能光子)。中间层用于防止OLED显示层在上转换过程中流失任何电流,这就是使设备产生更清晰图像的原因。
 
  研究的第一作者李宁说:“这样做的好处是,它可以在一个薄而紧凑的系统中直接进行红外到可见光的转换。 在典型的红外成像系统中,上转换不是电子的,您需要一个检测器阵列来收集数据,一台计算机来处理该数据以及一个单独的屏幕来显示该数据。这就是为什么大多数现有系统体积庞大且昂贵的原因。”
 
  由于成像器也是用有机半导体制成的,因此价格低廉,灵活且在生物医学应用中使用安全。当前正在使用或以前使用的许多红外成像系统价格昂贵,体积庞大且复杂。它们通常需要单独的照相机和显示器,并且通常由无机半导体制成。这些都是昂贵且刚性的,并且由诸如砷和铅的有毒元素组成。
 
  与使用无机半导体组件的类似设备相比,该新设备还提供了更好的图像分辨率。成像器可以看到更多的短波红外光谱(类似的系统通常只能看到1200 nm以下),并且具有2 cm 2的大显示尺寸。由于成像器是使用薄膜工艺制造的,因此可以轻松且廉价地按比例放大以制造更大的显示器。
 
  另一个特点是成像仪可以有效地提供光学和电子读数。例如,当研究人员将红外光照射到对象的手背上时,成像仪会在记录对象的心率时提供对象血管的图片。
 
  在另一个演示中,他们将装有“出口”图案的光掩模放在一个充满烟雾的小室内。他们还在硅片后面放置了一个带有“ UCSD”图案的光掩模。红外光穿过烟雾和硅,使成像仪可以在这些演示中看到字母。
 
  研究人员现在的目标是提高设备的效率。
 
  该研究得到了美国国家科学基金会和三星先进技术研究所的支持,发表在高级功能材料上。

(来源:仪表网 )