[发明专利]成像装置和制备该装置的方法

说明书

本发明涉及一种用于使至少一种热力学变量的区域分布成像的 装置，包括：

-能够发射电磁辐射的辐射发射器，和

-用于过滤电磁辐射的过滤器，

-所述发射器和所述过滤器形成这样的排列，所述排列适于在所 述排列的位置处依赖所述至少一种热力学变量的区域分布而改进由 所述发射器发射的电磁辐射。

本发明还涉及一种制备该装置的方法。

这样的装置和制备该装置的方法由US 2007/0023661A1已知。 已知的装置被排列为检测来自场景(scene)的红外辐射，所述场景 被成像在可热调谐的过滤器元件的阵列上。已知装置还包括单独的 光源，所述光源发射近红外光波长范围中的光。由光源发出的光转 换为校准光束，所述校准光束被导向过滤器元件阵列。由于来自场 景的红外辐射被过滤器元件吸收，因此过滤器元件的温度取决于从 场景中发出的红外辐射的辐射通量。过滤器元件的温度还影响过滤 器元件的过滤特性。特别地，依赖于过滤器元件的温度，近红外辐 射通过像素元件的透射率得到改进。通过检测透过过滤器元件的近 红外辐射，可以产生温度分布图像并因此产生场景的图像。

已知系统存在许多问题。在实践中，检测器接收的近红外辐射 的强度太低而不能在较短实践内对场景照相。另一个缺点为过滤器 元件由于所需的热绝缘，因此受到薄的杆支撑。因此，过滤器元件 难于制备。该系统的另外的缺点为庞大。

已知装置可用作红外(＝IR)照相机系统。这种类型的红外照相机 系统可用于多种应用中。例如，消防队员使用红外相机来通过烟观 察、发现人员、并且定位火的热点。使用热成像，输电线维护技术 人员定位过热的结合点和部分以及它们失效的警告信号，从而消除 潜在的危险。热成像相机还安装在车内以在夜间或低可见度的情况 下帮助驾驶员。一些生理活动、特别是人和其他温血动物中对应的 生理活动也可使用热成像来监控。在大多数天文学研究活动中也可 使用冷却的红外相机。军事应用也是非常相关的。

对于有效、敏感、紧凑和相对便宜的热检测系统的需要和要求 成为重要的课题，以能够进行大多数提及的应用，和分别扩宽已经 使用它们的市场。

热相机可分为两种类型：冷却的红外成像检测器和未冷却的检 测器。它们在制备、维护和性能方面是不同的。

冷却的检测器包括在真空密封的外壳内，器通常在80K-液氮 温度下进行低温冷却，尽管在更高成本的设备的情况下在4K下冷 却也是可以的。由于它们自身的温度远低于它们假设测定的物体的 温度，因此冷却增加了它们的敏感度。冷却的红外相机的缺点为它 们制备和维护的成本较高。冷却和抽空事实上是费能和费时的。在 开始操作之前，所述相机可能需要数分钟以进行冷却。另外，能够 在较低温度和压力下操作的组件通常庞大和较贵，从而使整个系统 不易小型化以使其紧凑和便携。尽管这些实际上的限制，但是相对 于未冷却的红外相机，冷却的红外相机提供优良的图像质量，因此 用于需要高的敏感度的应用，而实际的尺寸不是问题，例如在天文 学研究中。这种装置的例子包括液氦冷却的硅测辐射热仪、宽范围 的廉价窄隙的半导体装置(包括锑化铟、砷化铟、HgCdTe、硫化铅、 硒化铅)。超导隧道结装置被证实为红外传感器，原因在于它们的 窄隙。这种类型的检测器的另外的信息(例如)可在下列文献中找 到：ANGHEL et al.：Performance of cryogenic micro-bolometers and calorimeters with on-chip coolers，App.Phys.Lett.78(2001)， 556-558。