第四章 红外成像器件.ppt

光电成像技术2010/2011第二学期王烨wangye35@参考教材:《光电成像原理》作   者  编著:邹异松刘玉凤白廷柱出版社  北京理工大学出版社书   号  81045-231-2第四章红外成像器件红外辐射技术作为一门新兴技术科学,在科学研究、军事工程和医学方面起着极其重要的作用。应用领域十分广阔,例如红外制导火箭、红外成像、红外遥感等。红外辐射就是红外光,其波长从1~1000μm。红外光是太阳光谱的一部分,其波长范围及在电磁波谱中的位置如图所示。红外光的最大特点就是具有光热效应,辐射热量,它是光谱中最大光热效应区。红外光一种不可见光,与所有电磁波一样,具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。红外光在真空中的传播速度为3×108m/s。红外光在介质中传播会产生衰减,在金属中传播衰减很大,但红外辐射能透过大部分半导体和一些塑料,大部分液体对红外辐射吸收非常大。不同的气体对其吸收程度各不相同,大气层对不同波长的红外光存在不同的吸收带。研究分析表明,对于波长为1~5μm、8~14μm区域的红外光具有比较大的“透明度”。即这些波长的红外光能较好地穿透大气层。自然界中任何物体,只要其温度在绝对零度之上,都能产生红外光辐射。红外光的光热效应对不同的物体是各不相同的,热能强度也不一样。例如,黑体(能全部吸收投射到其表面的红外辐射的物体)、镜体(能全部反射红外辐射的物体)、透明体(能全部穿透红外辐射的物体)和灰体(能部分反射或吸收红外辐射的物体)将产生不同的光热效应。严格来讲,自然界并不存在黑体、镜体和透明体,而绝大部分物体都属于灰体。上述这些特性就是把红外光辐射技术用于卫星遥感遥测、红外跟踪等军事和科学研究项目的重要理论依据。红外探测器对红外波段的入射电磁辐射产生电输出的探测器件。(单元器件,成像器件)类型:光子探测器(光电效应)热(辐射)探测器(热电效应)光子探测器与热探测器的比较光子探测器内光子效应外光子效应光电导效应(光敏电阻)光生伏特效应(光电池,光敏二极管,光敏三极管)光阴级发射光电子(光电管)光电子倍增(光电倍增管,像增强器)光电效应特点:具有频率选择性,响应速度快光电导效应:由光照引起半导体电导率增加的现象(体效应)。光生伏特效应:光照零偏PN结产生开路电压的效应。(结效应)光电发射效应:在光照下,物体向表面以外空间发射电子的现象。热探测器光热效应:探测元件吸收光辐射能量后,并不能直接引起内部电子状态的改变,而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量,引起探测元件温度上升,进而使探测元件的电学性质或其他物理性质发生改变。特点:原则上对光波频率没有选择性,响应速度一般较慢