【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】據(jù)報(bào)道，就像有些蛇通過(guò)感知紅外輻射，可以在夜間“看見”一切，中佛羅里達(dá)大學(xué)(University of Central Florida，簡(jiǎn)稱“UCF”)的研究人員正致力于仿生蛇類視覺，不斷提高夜視相機(jī)的靈敏度。
增強(qiáng)夜視相機(jī)的性能將有可能改善其用于太空探索、化學(xué)和生物災(zāi)區(qū)以及戰(zhàn)場(chǎng)時(shí)，可觀測(cè)到的內(nèi)容信息。
近，UCF研究人員在《自然通訊》(Nature Communications)雜志發(fā)表了他們?cè)谝挂曆芯糠矫娴倪M(jìn)展。
UCF納米技術(shù)中心副教授Debashis Chanda是此項(xiàng)研究的研究員，他介紹：“憑借我們開發(fā)的紅外探測(cè)器，您可以在黑暗中，從被觀察的物體上獲取更多的信息。”
“比如，在夜間，你帶著夜視鏡看某人，由于人身體散發(fā)紅外輻射，你可以看到他全身的紅外影像。在他身上可能隱藏著武器，該武器可發(fā)出不同波長(zhǎng)的紅外光，但是即便是使用當(dāng)前市面上昂貴的低溫制冷型紅外相機(jī)，你也無(wú)法看到它。”
然而，Chanda和他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)的紅外探測(cè)器不需要用液氮將其冷卻到零下196攝氏度，就具有足夠的靈敏度以探測(cè)不同的紅外波長(zhǎng)。其次，它的運(yùn)行速度也比現(xiàn)有的夜視相機(jī)快很多，雖然后者不需要冷卻，但是處理圖像的速度較慢。
在電磁光譜中，人眼可以感知的光波長(zhǎng)大約為400至700納米，這就是所謂的可見光譜。
在這項(xiàng)研究中，Chanda和他的團(tuán)隊(duì)研究的是更長(zhǎng)的波長(zhǎng)，擴(kuò)展到大約16000納米的紅外光區(qū)。
UCF開發(fā)的紅外探測(cè)器能夠在人眼不可見的紅外區(qū)域辨別不同的波長(zhǎng)。因此，它可以根據(jù)其發(fā)射波長(zhǎng)的不同分辨出不同的物體。
當(dāng)前的夜視相機(jī)無(wú)法基于紅外輻射波長(zhǎng)的不同來(lái)區(qū)別物體，而只能將所有波長(zhǎng)聚集在一起，因此透過(guò)紅外鏡頭，即使是幾個(gè)不同的物體，也只能看到一個(gè)整體。
Chanda表示：“這項(xiàng)研究真正實(shí)現(xiàn)了可動(dòng)態(tài)調(diào)整的紅外探測(cè)器光譜響應(yīng)，或者換句話說(shuō)，你可以選擇想要看到的紅外'顏色'。”
Chanda還說(shuō)道：“有了這項(xiàng)新技術(shù)，除了標(biāo)準(zhǔn)的夜視顏色(綠色、橙色或黑色)外，我們還可以指定其它的紅外‘顏色’來(lái)代表反射不同波長(zhǎng)的紅外光的物體。”
對(duì)天文學(xué)家而言，這意味著將有可能使用新的望遠(yuǎn)鏡查看到以前在紅外波段看不見的信息；在化學(xué)和生物災(zāi)區(qū)，這意味著可以通過(guò)拍照對(duì)區(qū)域內(nèi)的氣體進(jìn)行光譜分析來(lái)監(jiān)測(cè)污染物，比如根據(jù)紅外光與化學(xué)分子的特定吸收，判斷是否有一氧化碳或二氧化碳等。
開發(fā)這種高靈敏度、非制冷的新型紅外探測(cè)器的訣竅在于，將二維納米材料石墨烯改造成可以導(dǎo)電的材料。
研究人員將這種材料設(shè)計(jì)成不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，這樣當(dāng)吸收的光照射到材料的不同部分時(shí)就會(huì)產(chǎn)生溫差，溫差導(dǎo)致電子從一邊流向另一邊，從而產(chǎn)生電壓。
UFC納米科學(xué)技術(shù)中心、光學(xué)和光子學(xué)學(xué)院和物理系教授Michael N. Leuenberger，是該研究的共同作者，他開發(fā)的模型也驗(yàn)證了這個(gè)過(guò)程。
研發(fā)人員通過(guò)一次一個(gè)像素來(lái)測(cè)試紅外探測(cè)器捕捉圖像的能力。
雖然目前該紅外探測(cè)器的商業(yè)化尚需時(shí)日，但相信終有一天會(huì)集成于相機(jī)和望遠(yuǎn)鏡中。
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