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新型红外热像仪可绘制人的血管并监测心率
2021-09-13

新型红外热像仪可绘制人的血管并监测心率

加州大学圣地亚哥分校的研究人员开发出一种新型红外热像仪,可以将红外光转换为图像。通过烟雾和雾气,可以在不接触人的皮肤的情况下绘制人的血管并监测心率。

热像仪检测到红外光谱的一部分,称为短波红外光(波长为 1000 至 1400 纳米),它刚好在可见光谱(400 至 700 纳米)之外。不应将短波红外成像与热成像混淆,后者检测人体发出的较长红外波长。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成人眼可见的较短、能量较高的波段。可以看到。红外成像器可提供人手血管的清晰图像,并且可以透过不透明物体(如硅晶片)看到。它使不可见的光可见。

尽管红外成像技术已存在数十年,但大多数系统价格昂贵、体积庞大且复杂,并且通常需要单独的摄像头和显示器。它们通常由无机半导体制成,价格昂贵且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组合成一个薄型设备,使其紧凑而简单。它由有机半导体制成,因此对于生物医学应用而言成本低、灵活且安全。它还提供比一些无机同类产品更好的图像分辨率。

最近发表的关于先进功能材料的论文表明,这种新型成像仪具有额外的优势。它可以看到更多的短波红外光谱,从 1000 到 1400 纳米。它也是面积为2平方厘米的最大的红外成像仪之一。此外,因为成像器是使用薄膜工艺制造的,所以放大起来既简单又便宜。

成像器由多个半导体层组成,每个层都有数百纳米的厚度,彼此堆叠在一起。其中,三层,每层由不同的有机聚合物制成,是成像器的关键作用。三层包括光电探测器层、有机发光二极管(OLED)显示层和中间的电子阻挡层。

光电探测器层吸收短波红外光(低能光子),然后产生电流。该电流流向 OLED 显示层,在那里它被转换为可见图像(高能光子)。中间层称为电子阻挡层,可防止 OLED 显示层损失任何电流。这是为了使设备能够产生更清晰的图像。