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突破性创新,新型红外探测器的发现大大降低红外热成像仪成本

2019/01/10

红外热成像仪的发展面临巨大的挑战是他的成本过高,由于产品的成熟度和成本的局限,红外热像仪产品的生产数量没有很大的突破。为何红外热成像仪的价格居高不下?究其根本原因是红外热成像仪技术的核心成像探测器制造困难,成品率较低。全球只有很少的生产厂熟练掌握热成像探测器的生产技术和加工工艺,往往出现供不应求的形式,所以热成像探测器的价格很难下降。还有另外一个重要原因是因为红外热成像仪成像镜头的材料比较昂贵。由于红外热像仪成像波段为红外线,所以,红外热成像仪的成像镜头也不会是普通的材料,而是像硅、锗等半导体材料或者硒化锌、硫化锌等昂贵的材料,可以想象镜头的价格自然不低。并且,很多远距离的红外热成像仪镜头焦距非常远,一般都会使用很多的材料,所以有些镜头的价格超过探测器的价格也不足为奇。


如何降低红外热成像仪的成本,深入探究探测器的制作过程,全球主流的非制冷探测器采用的是用电读出技术,MEMS结构吸入射红外线使其温度变高,导致探测器的电性能发生变化。其中最为推广使用的是电阻式探测器,他的原理是通过材料随温度变化而产生微弱的电阻变化来识别读出红外信号。制作工艺是先在晶片上做成特定的集成电路作为高精度的电子信号读出,接着在该晶片上制作MEMS结构的红外传感器阵列,然后将其真空密闭包装。如此高难度的生产工序才使得红外热像仪的成本居高不下。


而现在随着科技的发展,一中新型的双层材料MEMS结构的光读出红外探测器问世。其运行原理是:当探测器工作单位吸收入射的红外辐射后温度升高,由于微悬臂梁的两种材料有着不同的膨胀系数,所以产生的形变不同,微悬臂梁就会产生弯曲变形或相对位移;同理,每个像素升高的温度不同,相对应产生的转角变化和相对位移也会因此不同,再利用光学检测系统读出这些转角变化和相对位移,并将这些信号转化成相对应的辐射源热图像。而这种探测器只是一个信号的转换器,并不需直接在上面读电路,因而结构简单,便于制作,当然成本也不会高。希望不久的将来这种技术可以得到推广。红外热像仪的发展面临巨大的挑战是他的成本过高,由于产品的成熟度和成本的局限,红外热像仪产品的生产数量没有很大的突破。为何红外热成像仪的价格居高不下?究其根本原因是红外热成像仪技术的核心成像探测器制造困难,成品率较低。全球只有很少的生产厂熟练掌握成像探测器的生产技术和加工工艺,往往出现供不应求的形式,所以热成像探测器的价格很难下降。还有另外一个重要原因是因为红外热像仪成像镜头的材料比较昂贵。由于红外热顾像仪成像波段为红外线,所以,红外热成像仪的成像镜头也不会是普通的材料,而是像硅、锗等半导体材料或者硒化锌、硫化锌等昂贵的材料,可以想象镜头的价格自然不低。并且,很多远距离的红外热成像仪镜头焦距非常远,一般都会使用很多的材料,所以有些镜头的价格超过探测器的价格也不足为奇。


如何降低红外热成像仪的成本,深入探究探测器的制作过程,全球主流的非制冷探测器采用的是用电读出技术,MEMS结构吸入射红外线使其温度变高,导致探测器的电性能发生变化。其中最为推广使用的是电阻式探测器,他的原理是通过材料随温度变化而产生微弱的电阻变化来识别读出红外信号。制作工艺是先在晶片上做成特定的集成电路作为高精度的电子信号读出,接着在该晶片上制作MEMS结构的红外传感器阵列,然后将其真空密闭包装。如此高难度的生产工序才使得红外热成像仪的成本居高不下。


而现在随着科技的发展,一中新型的双层材料MEMS结构的光读出红外探测器问世。其运行原理是:当探测器工作单位吸收入射的红外辐射后温度升高,由于微悬臂梁的两种材料有着不同的膨胀系数,所以产生的形变不同,微悬臂梁就会产生弯曲变形或相对位移;同理,每个像素升高的温度不同,相对应产生的转角变化和相对位移也会因此不同,再利用光学检测系统读出这些转角变化和相对位移,并将这些信号转化成相对应的辐射源热图像。而这种探测器只是一个信号的转换器,并不需直接在上面读电路,因而结构简单,便于制作,当然成本也不会高。希望不久的将来这种技术可以得到推广。


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