新型紅外成像儀問世 可不接觸皮膚繪製人的血管圖
加州大學聖地牙哥分校研究人員開發了新型紅外成像儀,可以將紅外光轉換為圖像,透過煙霧和霧氣可以繪製一個人的血管圖,同時監測心率,而不接觸該人的皮膚。
該成像儀檢測的是紅外光譜的一部分,稱為短波紅外光(波長為1000至1400納米),它正好在可見光譜(400至700納米)之外。 短波紅外成像不能與熱成像混為一談,後者探測的是人體發出的更長紅外波長。 該成像儀的工作原理是將短波紅外光照射到感興趣的物體或區域,然後將反射回設備的低能量紅外光轉換為人眼可以看到的更短、更高能量的波段。 紅外線成像儀提供了一個人手中血管的清晰圖像,並能看穿矽片等不透明物體,它使不可見的光變得可見。
雖然紅外成像技術已經存在了幾十年,但大多數系統都很昂貴、笨重和複雜,往往需要一個單獨的攝像頭和顯示器。 它們通常還使用無機半導體製造,成本高並含有砷和鉛等有毒元素。 加州大學聖地牙哥分校開發的紅外成像儀克服了這些問題。 它將感測器和顯示器結合到一個薄的設備中,使其緊湊而簡單。 它是用有機半導體製造的,所以它成本低、靈活,可安全用於生物醫學應用。 它還提供了比一些無機同類產品更好的圖像解析度。
最近發表在《先進功能材料》上的論文顯示,這種新成像器具有額外的優勢。 它能看到更多的短波紅外光譜,從1000到1400納米,它也是迄今為止顯示尺寸最大的紅外成像器之一,面積為2平方釐米。 而且,由於該成像器是用薄膜工藝製造的,因此很容易和很便宜地擴大規模。
該成像器由多個半導體層組成,每個層都有數百納米的厚度,相互堆疊在一起。 其中三層,每層由不同的有機聚合物製成,是成像器的關鍵角色,這三層包括一個光電探測器層,一個有機發光二極體(OLED)顯示層,以及中間的一個電子阻隔層。
光電探測器層吸收短波紅外光(低能量光子),然後產生電流。 該電流流向OLED顯示層,在那裡被轉換成可見圖像(高能量光子)。 一個中間層,稱為電子阻擋層,使OLED顯示層不失去任何電流。 這就是使設備能夠產生更清晰圖像。