陈根:新型红外成像仪,无接触监测心率
红外成像技术是一项前途广阔的高新技术 。自然界中 , 几乎一切物体都可以辐射红外线 , 因此利用探测仪测量目标本身与背景间的红外线差 , 可以得到不同的热红外线形成的红外图像 。
【陈根:新型红外成像仪,无接触监测心率】虽然红外成像技术已经存在了几十年 , 但大多数检测系统都比较昂贵、笨重和复杂 。它们往往需要一个单独的摄像头和显示器 , 还需要使用无机半导体制造 , 成本较高的同时还含有砷和铅等有毒元素 。
针对这些问题 , 近日 , 加州大学圣地亚哥分校研究人员开发了一种新型红外成像仪 , 可以将红外光转换为图像 , 透过烟雾和雾气绘制一个人的血管图 , 同时 , 还能在不接触人皮肤的情况下监测心率 。
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 。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 。
红外线成像仪甚至能够形成一个人手中血管的清晰图像 , 并能看穿硅片等不透明物体 , 还能不可见的光变得可见 。由于研究人员将传感器和显示器结合到一个设备中 , 所以新型成像仪就摒弃了传统检测仪的笨重 。
设备的成像器由多个半导体层组成 , 每层都有数百纳米的厚度 , 相互堆叠在一起 。共有三层 , 每层由不同的有机聚合物制成 , 是成像器的关键 。三层里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 。
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其中 , 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) 。而中间层 , 又称为电子阻挡层 , 会使OLED显示层不失去任何电流 , 从而使设备能够产生更清晰图像 。
值得一提的是 , 该仪器使用的是有机半导体 , 成本更低、更灵活 , 未来可安全用于生物医学应用 。
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