新型红外成像仪可将红外光转换为图像

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转自 | 光行天下

加州大学圣地亚哥分校研究人员开发了新型红外成像仪，可以将红外光转换为图像，透过烟雾和雾气可以绘制一个人的血管图，同时监测心率，而不接触该人的皮肤。

该成像仪检测的是红外光谱的一部分，称为短波红外光（波长为1000至1400纳米），它正好在可见光谱（400至700纳米）之外。短波红外成像不能与热成像混为一谈，后者探测的是人体发出的更长红外波长。该成像仪的工作原理是将短波红外光照射到感兴趣的物体或区域，然后将反射回设备的低能量红外光转换为人眼可以看到的更短、更高能量的波段。红外线成像仪提供了一个人手中血管的清晰图像，并能看穿硅片等不透明物体，它使不可见的光变得可见。

虽然红外成像技术已经存在了几十年，但大多数系统都很昂贵、笨重和复杂，往往需要一个单独的摄像头和显示器。它们通常还使用无机半导体制造，成本高并含有砷和铅等有毒元素。加州大学圣地亚哥分校开发的红外成像仪克服了这些问题。它将传感器和显示器结合到一个薄的设备中，使其紧凑而简单。它是用有机半导体制造的，所以它成本低、灵活，可安全用于生物医学应用。它还提供了比一些无机同类产品更好的图像分辨率。 

最近发表在《先进功能材料》上的论文显示，这种新成像器具有额外的优势。它能看到更多的短波红外光谱，从1000到1400纳米，它也是迄今为止显示尺寸最大的红外成像器之一，面积为2平方厘米。而且，由于该成像器是用薄膜工艺制造的，因此很容易和很便宜地扩大规模。

该成像器由多个半导体层组成，每个层都有数百纳米的厚度，相互堆叠在一起。其中三层，每层由不同的有机聚合物制成，是成像器的关键角色，这三层包括一个光电探测器层，一个有机发光二极管（OLED）显示层，以及中间的一个电子阻隔层。

光电探测器层吸收短波红外光（低能量光子），然后产生电流。该电流流向OLED显示层，在那里被转换成可见图像（高能量光子）。一个中间层，称为电子阻挡层，使OLED显示层不失去任何电流。这就是使设备能够产生更清晰图像。