[发明专利]一种石墨烯基便携式多功能双目红外夜视仪

说明书

本发明公开了一种石墨烯基便携式多功能双目红外夜视仪，包括电源、激光红外补光灯、显示器以及左右两套组件，每套组件包括透镜、红外滤光层、像增强器和信号处理单元；其特征在于，像增强器包括用于实现光电转换的光电阴极阵列、用于实现电子倍增的微通道板和用于电子成像的荧光屏，所述光电阴极阵列中的光电阴极单元采用由半导体、石墨烯膜组成的光电器件，石墨烯膜铺设于半导体之上。该红外夜视仪，一方面，使得夜视仪的响应距离得到极大的提升，同时也提高了红外响应的灵敏度，提升了使用便捷性、多功能性。

技术领域

本发明涉及一种双目红外夜视仪，具体为一种石墨烯基便携式多功能双目红外夜视仪。

背景技术

红外线是波长在750nm-1mm之间，波长比红光长的非可见光。任何高于绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线，因此也称为热射线。在红外光谱学中，一般将红外波段分成近红外、中红外和远红外三个波段，有生命的物体发射的红外线一般属于远红外线，波段在8-14μm之间。远红外波段，主要用于夜间红外设备中。红外技术在军事上的应用开始于第二次世界大战，由于红外系统比雷达系统的分辨率高，隐蔽性好，且不易受电子干扰，较之可见光系统具有能识别伪装、可昼夜工作、受天气影响小等优点，因此红外技术在国防军事以及民用商用领域都具有不可替代的重要地位。夜视仪正是一种基于红外线探测技术的设备，是一种十分重要的军民两用夜视装备，大大提升了夜间及特殊环境条件下作业的侦测能力。夜视仪可分为主动式和被动式，前者用红外探照灯照射目标，接收反射的红外辐射以形成图像；后者不主动发射红外线，依靠目标与背景或目标各部分之间的温差或热辐射差来形成可观测图像，故又称为“热像仪”，或“夜视红外热像仪”。主动式夜视仪具有成像清晰、制作简单等特点，但它在军事应用上的致命弱点是红外探照灯的红外光易被敌人的红外探测装置侦察到；而被动式红外夜视仪则对夜视仪的红外探测灵敏度提出了更高的要求。传统的红外夜视仪，探测距离、灵敏度以及红外线探测波段受到了红外探测器中使用的传统材料的局限，因此，亟需一种探测距离、灵敏度、探测波段更优异的新材料来解决这个问题。

目前，商业化的红外夜视仪的探测器主要由硅基组成，但是由于红外光在硅中的透射深度极浅，光生载流子全部集中于硅的表面，而对于一般构建的结器件具有一定的深度，载流子复合效应会导致器件的光增益随入射光波长的减少会迅速降低，因此硅基光电器件对于红外线的探测能力较慢。石墨烯由于其对全波段的光都存在吸收，且其载流子迁移率极高，因此基于石墨烯的红外光电器件受到了许多人的关注；当前，基于石墨烯的红外光电器件主要利用到的为单层或少层(5层以下)的石墨烯，但由于单层及少层石墨烯的吸光度很低，不能吸收足够强度的光，因此不能产生有效的光电流，因此目前大部分石墨烯基光电器件主要是利用石墨烯的高载流子迁移率，加快半导体所产生的光生载流子的传输。针对以上问题，亟需研发一种石墨烯基红外夜视仪来提升红外夜视仪的综合性能。

本发明主要是制备一种石墨烯基便携式多功能双目红外夜视仪，由于此种光电阴极单元主要是基于热电子累积，因此对于缺陷具有一定得耐受性，其重复性较高，在红外区域，相比于目前研究的硅基材料，其光电响应速度较快，灵敏度高。因此，综上所述，基于石墨烯基的红外夜视仪有望能够攻克传统材料所不能解决的问题。

发明内容

作为本发明的一方面，本发明提出一种石墨烯基便携式多功能双目红外夜视仪，通过集成在像增强器上的光电阴极单元，识别光谱中的红外线，发生光电转化，放大光信号，以达到在夜间及不良环境条件下对目标的观测。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种石墨烯基便携式多功能双目红外夜视仪，包括电源、激光红外补光灯、显示器以及左右两套组件，每套组件包括透镜、红外滤光层、像增强器和信号处理单元。像增强器包括用于实现光电转换的光电阴极阵列、用于实现电子倍增的微通道板和用于电子成像的荧光屏，所述光电阴极阵列中的光电阴极单元采用由半导体、石墨烯膜组成的光电器件，石墨烯膜铺设于半导体之上。