【正文】 一、醫(yī)用紅外熱像儀的原理 熱紅外線形成的圖像稱為熱像圖 紅外圖像 形成 不是人眼所能看到的目標(biāo)可見光圖像 而是目標(biāo)表面溫度分布圖像 表面溫度分布 熱像圖 （不能直接看到） （可以看到） 轉(zhuǎn)變 第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 19 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 物體表面的輻射功率不僅決定于溫度 T 還依賴于物體表面的發(fā)射率 ε 通過收集目標(biāo)發(fā)出的整個(gè)光譜范圍內(nèi)的全部輻射能量來確定物體溫度的方法 一、醫(yī)用紅外熱像儀的原理 只在較寬波段范圍內(nèi)接受總輻射能的大部分輻射能量 412510 λ σ d1])/[ e x p ( TελλTCλCεM T ???????根據(jù)史蒂芬 玻爾茲曼定律 不同物體發(fā)射率差異很大 不能只通過單一測量輻射出射度來測量溫度。 hc/λhν ?第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 12 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 對景物依次掃描時(shí)能形成圖像 ,將單元探測器置于景物的像平面上 ,它將響應(yīng)像上該點(diǎn)的平均輻照度 三、成像探測器 如果移動光學(xué)系統(tǒng)或探測器，使它在像平面上掃描 ,則可得到像平面上輻射分布的按時(shí)間順序排列的“圖像” ,它正好對應(yīng)于物面的輻射分布 單元探測器 第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 13 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 成像探測器 三、成像探測器 由無數(shù)個(gè)單元探測器構(gòu)成 兩類探測器的關(guān)鍵差別是 成像探測器對整個(gè)像不間斷地響應(yīng) ,而單元探測器則必須依次探測各個(gè)像素 ,由此可將多個(gè)單元探測器按線陣或面陣的結(jié)構(gòu)組合成多元列陣成像探測器 . 觀測時(shí)間不同 第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 14 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 按其工作原理可分成下列幾種類型 ： 不同溫度分布 特殊熱電材料靶面 形成由圖像產(chǎn)生電荷分布 掃描電子束讀出 三、成像探測器 產(chǎn)生不同表面電荷分布 第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 15 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 : (1) 變像管 將紅外圖像變?yōu)榭梢姽鈭D像 三、成像探測器 根據(jù)光電子發(fā)射隨溫度的變化而制成的熱敏成像器件 (2) 熱像管（光熱離子變像管） 兩種使用較廣的成像探測器： 利用光陰極的外光電效應(yīng)制成的成像器件。 第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 10 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 光子探測器 幾種類型： (1) 光電子發(fā)射探測器 (2) 光電導(dǎo)探測器 (3) 光 伏探測器 (4) 光磁電探測器 二、 光子探測器 第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 11 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 二、 光子探測器 hc/λhν? 與熱探測器不同，光子探測器是探測光子數(shù)的吸收速率，探測器的響應(yīng)正比于單位時(shí)間吸收的光子數(shù)。 根據(jù)引起光子效應(yīng)的大小可以測量被吸收的光子數(shù)?；蛘哒f，熱探測器的響應(yīng)只依賴于吸收的輻射功率，與輻射的光譜分布無關(guān)。熱探測器的響應(yīng)時(shí)間較長（一般為幾毫秒或更長些）。1 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 紅外輻射 探測紅外線 目標(biāo) 紅外線成像 熱斷層成像 第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 紅外線成像 2 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 3 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 第一節(jié) 紅外探測器 三、成像探測器 一、熱探測器 二、光子探測器 第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 4 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 紅外輻射能 電壓、電流等（傳感器） 電能（探測器） 紅外探測器 轉(zhuǎn)變 從 ，隨著固體物理學(xué)及半導(dǎo)體物理與器件的發(fā)展，根據(jù)紅外輻射與物質(zhì)相互作用時(shí)產(chǎn)生的各種次級效應(yīng)，到目前已研制出多種結(jié)構(gòu)新穎、靈敏度高、響應(yīng)快的紅外探測器。 第一節(jié) 紅外探測器 第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 5 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 近紅外探測器 中紅外探測器 遠(yuǎn)紅外探測器 紅外探測分類 ： 低溫探測器 (需液態(tài) He 、 Ne 、 N2致冷 ) 中溫探測器 (工作溫度在 195～ 200K熱電致冷 ) 室溫探測器 按工作溫度分 按響應(yīng)波長范圍 單元探測器 多元列陣探測器 成像探測器 按結(jié)構(gòu)和用途 第一節(jié) 紅外探測器 第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 6 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 根據(jù)入射輻射的熱效應(yīng)引起探測材料某一物理性質(zhì)變化而工作 一、熱探測器 探測材料因吸收入射紅外輻射 測量這些物理性質(zhì)的變化就能夠測量被吸收的紅外輻射功率 溫度升高 產(chǎn)生溫差電動勢、電阻率變化、自發(fā)極化強(qiáng)度變化 或者氣體體積與壓強(qiáng)變化等 第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 7 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 原則上講，熱探測器是一類無選擇性的探測器。 一、熱探測器 熱探測器是依據(jù)輻射產(chǎn)生的熱效應(yīng)來測量入射輻射能量的吸收速率。 第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 8 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 (2) 金屬和半導(dǎo)體熱敏電阻熱輻射探測器 (3) 熱釋電探測器 熱探測器幾種類型： (1) 測輻射溫差熱電偶和熱電堆 (4) 氣動紅外輻射探測器 一、熱探測器 第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 9 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 二、 光子探測器 紅外光子探測器 利用入射光子流與探測材料中電子之間直接相互作用，從而改變電子能量狀態(tài)，引起各種電學(xué)現(xiàn)象稱為光子效應(yīng)。并 依據(jù)所產(chǎn)生的不同電學(xué)現(xiàn)象，可制成各種光子探測器 。 而且，欲使材料中的電子從體內(nèi)逸出，或從束縛態(tài)激發(fā)到自由導(dǎo)電狀態(tài)，吸收的光子能量 必須超過某一確定值。 第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 16 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 三、成像探測器 3. 紅外電荷藕合器件（ CCD): 以少數(shù)載流子作為信息代表存儲于 MOS電容器的反型層中，并通過電極下勢阱進(jìn)行傳輸。 第一節(jié) 紅外探測器 第二節(jié) 紅外熱像儀 第三節(jié) 熱斷層成像 20 第十章 紅外線成像與熱斷層成像 4b4 σσ TMTεM ??? TT b4bεTT ?所得到的溫度稱為物體的輻射溫度 因發(fā)射率 ε 1 故輻射溫度總低于真實(shí)溫度 發(fā)射率越小 輻射溫度與真實(shí)溫度相差越大 一、醫(yī)用紅外熱像儀的原理 若兩者的接受輻射出射度相同，應(yīng)有如下關(guān)系： 4bσ TM T ?b通過黑體定標(biāo) 設(shè)黑體的溫度為 所對應(yīng)的輻射出射度為 bT第一節(jié) 紅