近日,NIMS公司開發出了一款具有50nm左右波長分辨率的分光型紅外線傳感器。即使熱輻射的波長分布為未知物體,也能夠通過非接觸進行真實溫度測量。


日本研制出納米級紅外線傳感器 能精準測量遠距離未知物體


物質和材料研究機構(NIMS)于2019年8月26日,在波長分解物質的熱輻射的同時,發表了能夠集中檢測飛來方向的多波長型(分光型)紅外線傳感器。


該傳感器具有50nm的波長分辨率和±1°的定向性,即使對于熱輻射的波長分布及其溫度變化未知的物體,也可通過非接觸測量真實溫度,判別該物體的狀態。


地上所有的物體都作為熱輻射釋放出電磁波。其波長分布根據構成物體的材料的種類和狀態而不同。然而,現有的熱成像和紅外攝像機沒有能力對電磁波進行波長區分,只能作為大范圍波長的總和進行測量。


日本研制出納米級紅外線傳感器 能精準測量遠距離未知物體


電磁波的傳播


因此,預先知道波長分布的人體等,需要相對正確的溫度。另一方面,在不知熱輻射波長分布的涂層材料、分布隨溫度變化的半導體材料等中,在溫度測量時會產生較大的誤差。


因此,研究小組開發了分別在1×1cm的硅芯片上搭載了響應不同波長的4個紅外線元件的分光型紅外線傳感器。每一個元件都具有將特定波長的電磁波轉換為熱的表面結構,并且將產生的熱轉換為電信號。


具體來說,通過周期配置的極微小隆起結構的周期調節,可以調整吸收的波長,并且只吸收垂直入射的波長。此外,通過精確調整隆起結構的尺寸和高度,實現了高靈敏度、定向性、波長分辨率。


日本研制出納米級紅外線傳感器 能精準測量遠距離未知物體


在此次開發的傳感器中,對于中紅外波段(3.5——3.9μm)的4個波長,以50nm臺的波長分辨率進行響應,為了使指向性也達到±1°,排列了4個元件。


應用本次成果,可以通過非接觸,“觀察”溫度等狀態及物體材質的信息,有望與真實溫度測量、工廠生產線質量狀態控制、住宅和辦公室看護傳感器,車載環境傳感器等,具有高度認知能力的傳感器系統的開發相聯系。


關于紅外線傳感器


紅外線傳感器是利用紅外線來進行數據處理的一種傳感器,有靈敏度高等優點,紅外線傳感器可以控制驅動裝置的運行。紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量,氣體成分分析和無損探傷,在醫學、軍事、空間技術和環境工程等領域得到廣泛應用。例如,采用紅外線傳感器遠距離測量人體表面溫度的熱像圖,可以發現溫度異常的部位。


我來說幾句

不吐不快,我來說兩句
最新評論

還沒有人評論哦,搶沙發吧~