加州大學圣地亞哥分校的研究人員開發出一種新型紅外熱像儀,可以將紅外光轉換為圖像。通過煙霧和霧氣,可以在不接觸人的皮膚的情況下繪制人的血管并監測心率。
熱像儀檢測到紅外光譜的一部分,稱為短波紅外光(波長為 1000 至 1400 納米),它剛好在可見光譜(400 至 700 納米)之外。不應將短波紅外成像與熱成像混淆,后者檢測人體發出的較長紅外波長。成像儀的工作原理是將短波紅外光照射到感興趣的物體或區域,然后將反射回設備的低能量紅外光轉換成人眼可見的較短、能量較高的波段??梢钥吹?。紅外成像器可提供人手血管的清晰圖像,并且可以透過不透明物體(如硅晶片)看到。它使不可見的光可見。
盡管紅外成像技術已存在數十年,但大多數系統價格昂貴、體積龐大且復雜,并且通常需要單獨的攝像頭和顯示器。它們通常由無機半導體制成,價格昂貴且含有砷和鉛等有毒元素。加州大學圣地亞哥分校開發的紅外成像儀克服了這些問題。它將傳感器和顯示器組合成一個薄型設備,使其緊湊而簡單。它由有機半導體制成,因此對于生物醫學應用而言成本低、靈活且安全。它還提供比一些無機同類產品更好的圖像分辨率。
最近發表的關于先進功能材料的論文表明,這種新型成像儀具有額外的優勢。它可以看到更多的短波紅外光譜,從 1000 到 1400 納米。它也是面積為2平方厘米的最大的紅外成像儀之一。此外,因為成像器是使用薄膜工藝制造的,所以放大起來既簡單又便宜。
成像器由多個半導體層組成,每個層都有數百納米的厚度,彼此堆疊在一起。其中,三層,每層由不同的有機聚合物制成,是成像器的關鍵作用。三層包括光電探測器層、有機發光二極管(OLED)顯示層和中間的電子阻擋層。
光電探測器層吸收短波紅外光(低能光子),然后產生電流。該電流流向 OLED 顯示層,在那里它被轉換為可見圖像(高能光子)。中間層稱為電子阻擋層,可防止 OLED 顯示層損失任何電流。這是為了使設備能夠產生更清晰的圖像。