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zui早的紅外探測(cè)器就是赫胥爾用于發(fā)現(xiàn)紅外線的水銀溫度計(jì)。在以后的100年中,所有的紅外探測(cè)器都是熱感應(yīng)的,入射到吸收層的輻射使該層變熱,轉(zhuǎn)而使與吸收器相接觸的熱敏材料變熱,就可通過熱敏材料特性的變化測(cè)得入射輻射功率。由這種熱電效應(yīng)發(fā)明了多種熱電探測(cè)器,如熱電偶和熱電堆、金屬和半導(dǎo)體的熱敏電阻測(cè)輻射熱計(jì)。起初多數(shù)熱探測(cè)器是在環(huán)境溫度下工作,但其電性能在低溫下變化更快,因此導(dǎo)致了冷卻的熱探測(cè)器的出現(xiàn)。
19世紀(jì)末,科學(xué)家在硒中*次觀察到光電導(dǎo)現(xiàn)象,但是由于半導(dǎo)體科學(xué)理論研究的滯后,一直到20世紀(jì)40年代以前,紅外光子探測(cè)器的制造并未得到很快的發(fā)展。在普朗克提出黑體輻射理論后,由量子力學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展了統(tǒng)計(jì)物理學(xué)和半導(dǎo)體的能帶理論,直接推動(dòng)了紅外技術(shù)的發(fā)展??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn):入射光子能量可與半導(dǎo)體內(nèi)電子的能態(tài)起作用,會(huì)釋放載流子增加電子,或是獲得光生電動(dòng)勢(shì),且有一個(gè)明確的截止波長(zhǎng),它決定于在某一種材料中釋放載流子所需的能量,所以光子探測(cè)器的特性與材料密切相關(guān),這就是光子探測(cè)器的物理基礎(chǔ)。zui初的光子探測(cè)器是用蒸發(fā)或化學(xué)淀積的薄膜制成,主要材料為PbS,PbTe,PbSe等,多是中短波探測(cè)器。50年代,應(yīng)用半導(dǎo)體摻雜技術(shù),在Ge和Si半導(dǎo)體中,有選擇的摻入具有各種激活能的雜質(zhì),制作出響應(yīng)超過100?m的光子探測(cè)器。另一個(gè)重要進(jìn)展是,利用冶金工藝來合成新的化合物半導(dǎo)體,例如InSb和GaAs等,可以制作各種波長(zhǎng)的單晶光子探測(cè)器。1958年,英國(guó)*信號(hào)與雷達(dá)研究所的勞森等人發(fā)明了HgCdTe三元化合物,由其制成的紅外探測(cè)器靈敏度高,重復(fù)性好,其響應(yīng)波長(zhǎng)可以在合成材料過程中人工調(diào)控。這一發(fā)明大大促進(jìn)了紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展,直到今天,HgCdTe仍然是的熱成像探測(cè)器材料。
紅外成像技術(shù)始于20世紀(jì)30年代,它利用處于高真空的堿金屬或半導(dǎo)體光陰極,將紅外輻射轉(zhuǎn)換為電子輻射,再通過熒光屏使電子圖像轉(zhuǎn)換為人眼能看到的光學(xué)圖像。但由于其靈敏度低,早期在使用紅外變像管觀察時(shí),必須有紅外輻射裝置“主動(dòng)”照射目標(biāo)。在第二次世界大戰(zhàn)末期,德國(guó)和美國(guó)在戰(zhàn)場(chǎng)上開始使用這種主動(dòng)紅外夜視儀。由于它存在隱蔽性差,裝置笨重等缺點(diǎn),又相繼發(fā)展了微光像增強(qiáng)技術(shù)和被動(dòng)紅外熱成像技術(shù)。被動(dòng)紅外熱成像技術(shù)是將目標(biāo)/背景的紅外輻射由紅外探測(cè)器進(jìn)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)換,經(jīng)過信號(hào)處理,在顯示器上顯示可見圖象的技術(shù)。它反映了當(dāng)今紅外技術(shù)和光電成像技術(shù)的成就。二次世界大戰(zhàn)后,1964年,美國(guó)德克薩斯儀器公司為美軍提供了*臺(tái)軍用紅外熱成像系統(tǒng),之后,出現(xiàn)了多種軍用熱成像系統(tǒng),并在近幾十年的地區(qū)局部沖突中,從越南戰(zhàn)爭(zhēng)、馬島之戰(zhàn)、海灣戰(zhàn)爭(zhēng),到前南沖突都顯示出了其巨大的*性。
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