红外热像仪

红外成像技术及其发展

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第一代红外热像技术

热成像技术的发展始于上世纪50年代,起初只能研制出基于单元器件的热像仪,场频较低,只限于小范围应用。直到20世纪70年代中长波碲镉汞(MCT)材料与光导型多元线列器件工艺成熟之后,热像仪 才开始大量生产并装备军队。热像仪的种类繁多,可大致分为二类:一类是通用组件化的热像仪;另一类是按特殊要求设计的热像仪。

美国发展的是60元、120元与180元光导线列器件并扫的通用组件化热成像体制。它们的帧频与电视兼容,也是隔行扫描制,每场只有60行、120 行和 180行,并分别由同步扫描的60元、120元和180元 发光二极管对应地显示每帧的图像。在欧洲,以英国的热像仪为代表采用了串并扫体制。它以扫积型光导MCT探测器为基础构成了英国的第二类通用组件热像仪。这是一种完全电视兼容、分辨率与普通电 视相同的热像仪。不论串扫、并扫或串并扫体制的热像仪都需要光机扫描。因此,此类热像仪统称为第一代热像仪。

第二代红外热像技术

最近,正在大力发展不用光机扫描而用红外焦平面阵列(IRFPA)器件成像的热像仪。由于去掉了光机扫描,这种用大规模焦平面成像的传感器被称为凝视传感器。它的体积小、重量轻、可靠性高。在俯 仰方向可有数百元以上的探测器阵列,可得到更大张角的视场,还可采用特殊的扫描机构,用比通用热像仪慢得多的扫描速度完成360。全方位扫描以保持高灵敏度。这类器件主要包括InSb IRFPA、 HgCdTeIRFPA、SBDFPA、非制冷IRFPA和多量子阱IRFPA等。此类热像仪被称为第二代热像仪。

第三代红外热像技术

第三代红外热像技术采用的红外焦平面探测器单元数已达到320x240元或更高(即105-106),其性能提高了近3个数量级。目前,3μm-5μm焦平面探测器的单元灵敏度又比8μm-14μm探测器高2~3倍左 右。因而,基于320x240元的中波与长波热像仪的总体性能指标相差不大,所以3μm- 5μm焦平面探测器在第三代焦平面热成像技术中格外的重要。从长远看,高量子效率、高灵敏度、覆盖中波和长波的 HgCdTe焦平面探测器仍是焦平面器件发展的首选。
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