多光谱等离子热成像装置制造方法及图纸

一种由计算机实现的方法和包括等离子体材料层和处理器的热成像设备。等离子体材料层接收来自物体的电磁辐射，并在多个波长下生成电磁辐射的辐射测量。处理器根据辐射测量确定物体的发射率和温度，并根据确定的发射率和温度形成物体的基于热的电子图像。

Multispectral plasma thermal imaging device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多光谱等离子热成像装置
技术介绍
本专利技术涉及热成像装置，更具体地，涉及使用等离子体材料的热成像装置。热成像相机基于物体的温度在其视场中产生物体的热图像。物体不断发出电磁辐射。发出的电磁辐射的光谱和强度是物体温度的函数。对于理想的、完美吸收的物体(即“黑体”)，发射光谱由普朗克定律描述。但是，对于大多数物体，该光谱通量会因物体的发射率而改变。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及一种热成像装置，其包括：等离子体材料层，被配置为接收来自物体的电磁辐射并产生在多个波长下的电磁辐射的辐射测量；以及处理器，被配置为根据辐射测量确定物体的发射率和温度，并根据所确定的发射率和温度形成物体的基于热的电子图像。本专利技术的实施例还针对一种热成像装置，该热成像装置包括：光敏层，其包括具有至少一个像素的超像素，所述至少一个像素包括等离子体吸收体，该等离子体吸收体被配置为获得从物体发射的多种波长的电磁辐射的辐射测量；处理器，被配置为使用辐射测量来确定来自物体在等离子体材料处接收的电磁辐射的发射率和温度，并根据确定的发射率和温度来形成物体的图像。本专利技术的实施例还针对一种热成像装置，其包括：包括多个超像素的光敏层，每个超像素包含多个像素，每个像素包括等离子体吸收体，该等离子体吸收体对在该等离子体吸收体的选定共振波长处的电磁辐射敏感；传感器，用于测量响应于从物体接收到的电磁辐射而跨越选定像素的等离子体吸收体产生的电压或电流；处理器，用于接收电压测量；通过电压测量确定在超像素处接收的电磁辐射的发射率和温度；以及在显示器上为超像素提供颜色编码，该颜色编码基于发射率和温度。本专利技术的实施例还针对一种形成物体的基于热的电子图像的计算机实现的方法，该方法包括：在包括具有多个像素的超像素的光敏层处接收由物体发射的电磁辐射，其中，多个像素中的每个像素包括具有特征共振波长的等离子体吸收体，并在其特征共振波长产生电磁辐射的辐射测量，并在其特征共振波长处产生电磁辐射的辐射度测量；在处理器处，使用在超像素的像素处获得的辐射测量来确定在超像素处接收的电磁辐射的发射率和温度；根据所确定的发射率和温度形成物体的图像。本专利技术的实施例还针对一种热成像装置，其包括形成阵列的多个超像素，其中，所述多个超像素中的每个包括多个像素，每个像素包括等离子体吸收体，该等离子体吸收体对在该等离子体吸收体的选定共振波长处的电磁辐射敏感。附图说明图1示出了根据本专利技术实施例的热像仪系统；图2示出了焦平面阵列，该焦平面阵列被包括在根据本专利技术的实施例的热像仪中以创建热图像；图3示出了图2的焦平面阵列的示例性超像素的详细视图；图4示出了本专利技术实施例中的图1的热像仪的组件的图；图5示出了与来自具有不同发射率的物体的黑体辐射有关的辐射曲线，并且示出了从超像素的像素处获得的测量确定超像素处的物体的温度的过程；图6示出了能够在焦平面阵列的像素中使用的，能够利用等离子体相互作用测量辐射水平的碳纳米管(CNT)片段的扫描电子显微照片；图7示出了基于CNT区段的长度的CNT区段对诸如图6所示的电磁辐射的光谱响应；图8示出了可在本专利技术的实施例中的热像仪的焦平面阵列中使用的动态可调像素；图9示出了可以施加在焦平面阵列的动态可调像素处的示例性栅极电压，以及与栅极电压相对应的像素的等离子体材料的所得共振频率；图10示出了根据本专利技术的实施例的在等离子焦平面阵列的初始制造阶段之后提供的焦平面阵列的衬底；图11示出了根据本专利技术实施例的焦平面阵列的制造阶段；图12示出了根据本专利技术实施例的焦平面阵列的制造阶段；图13示出了根据本专利技术实施例的焦平面阵列的制造阶段；图14示出了根据本专利技术实施例的焦平面阵列的制造阶段；以及图15示出了根据本专利技术实施例的焦平面阵列的制造阶段。具体实施方式在此参考相关附图描述了本专利技术的各种实施例。可以想出本专利技术的替代实施例而不脱离本专利技术的范围。在以下描述和附图中，在元件之间阐述了各种连接和位置关系(例如，在上方，在下方，在相邻等)。除非另有说明，否则这些连接和/或位置关系可以是直接的或间接的，并且本专利技术并不意图在这方面进行限制。因此，实体的耦合可以指直接或间接耦合，并且实体之间的位置关系可以是直接或间接的位置关系。此外，本文描述的各种任务和过程步骤可以被合并到具有本文未详细描述的附加步骤或功能的更全面的过程或流程中。以下定义和缩写用于解释权利要求和说明书。如本文所使用的，术语“包括(现在时)”，“包括(进行时)”，“包含(现在时)”，“包含(进行时)”，“具有(现在时)”，“具有(进行时)”，“含有(现在时)”或“含有(进行时)”或其任何其他变型旨在涵盖非-独家包容。例如，包括一系列元素的组合物、混合物、过程、方法、物品或设备不一定仅限于那些元素，而是可以包括未明确列出或所固有的此类组合物、混合物、过程、方法、物品或设备的其他元素。另外，术语“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或说明”。本文中被描述为“示例性”的任何实施例或设计不必被解释为比其他实施例或设计更优选或有利。术语“至少一个”和“一个或多个”可以理解为包括大于或等于一的任何整数，即一个、两个、三个、四个等。术语“多个”可以被理解为包括任何大于或等于2的整数，即两个、三个、四个、五个、等等。术语“连接”可以包括间接“连接”和直接“连接”。术语“大约”、“基本上”、“约莫”及其变化形式旨在包括与基于提交申请时可用的设备的特定数量的测量相关的误差程度。例如，“约”可以包括给定值的±8％或5％或2％的范围。为了简洁起见，在本文中可以或可以不详细描述与制造和使用本专利技术的方面有关的常规技术。特别地，众所周知，实现本文所述的各种技术特征的计算系统和特定计算机程序的各个方面。因此，为了简洁起见，在不提供公知的系统和/或处理细节的情况下，本文仅简要提及或完全省略了许多常规的实施细节。现在转向与本专利技术的方面更具体相关的技术的概述，热像仪基于物体的温度来产生物体的图像。出于热像成像目的，可以将对象视为黑体辐射体或“黑体”。黑体是完全不透明且不反射的材料。黑体的热辐射由普朗克定律给出，该定律规定单位波长Bλ(λ，7)的功率由下式给出：其中λ是波长，h是普朗克常数，c是光速，T是物体的温度，kB是玻尔兹曼常数。普朗克定律绘制的曲线在与黑体的最高温度相关的特征波长处达到峰值。但是，许多物体不是纯黑体，它们的发射仅占黑体发射的一个小数部分。该小数称为发射率，并被定义为：ε＝Aλ(λ，T)/Bλ(λ，T)(公式2)其中Aλ(λ，7)是物体的发射，而Bλ(λ，7)是理想黑体的发射。材料的发射率可以具有很宽的值范围，介于理想吸收体的发射率1和理想反射体的发射率0之间。例如，铝箔的发射率为0.03，而水几乎是理想的黑体，发射率为0.96。由于发射率的影响，当使用单波长热像仪时，发射率不同但温度相同的物体可能会在摄像机上错误地显示为具有不同的温度。本专利技术的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热成像装置，包括：/n等离子体材料层，被配置为接收来自物体的电磁辐射并产生在多个波长下的电磁辐射的辐射测量；以及/n处理器，被配置为根据所述辐射测量确定所述物体的发射率和温度，并根据所确定的发射率和温度形成所述物体的基于热的电子图像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171103 US 15/802,8361.一种热成像装置，包括：
等离子体材料层，被配置为接收来自物体的电磁辐射并产生在多个波长下的电磁辐射的辐射测量；以及
处理器，被配置为根据所述辐射测量确定所述物体的发射率和温度，并根据所确定的发射率和温度形成所述物体的基于热的电子图像。


2.如权利要求1所述的热成像装置，其中，所述层包括具有等离子体吸收体的等离子体材料的至少一个像素，所述等离子体吸收体在所述多个波长之一处共振。


3.如权利要求2所述的热成像装置，其中，所述等离子体吸收体包括碳纳米管区段。


4.如权利要求1所述的热成像装置，其中，所述等离子体材料可动态地调谐到选定的共振波长。


5.如权利要求1所述的热成像装置，其中，所述处理器被配置为构造适合于所述获得的辐射测量的曲线，并从所述曲线确定所述电磁辐射的特征波长。


6.一种热成像装置，包括：
光敏层，其包括具有至少一个像素的超像素，所述至少一个像素包括等离子体吸收体，所述等离子体吸收体被配置为获得从物体发射的多种波长的电磁辐射的辐射测量；以及
处理器，被配置为使用所述辐射测量来确定来自所述物体在等离子体材料处接收的电磁辐射的发射率和温度，并根据所述确定的发射率和温度来形成所述物体的图像。


7.如权利要求6所述的热成像装置，还包括耦合到所述等离子体吸收体的传感器，用于测量响应于所述电磁辐射而产生的跨越所述等离子体吸收体的电压。


8.如权利要求6所述的热成像装置，其中，所述至少一个像素包括经由施加的电压可动态地调谐到至少两个共振波长的等离子体吸收体，其中，在所述至少两个共振波长的每个处在所述等离子体吸收体处获得辐射测量。


9.如权利要求6所述的热成像装置，其中，所述至少一个像素包括被配置为测量在第一共振波长的辐射的第一像素和被配置为测量在第二共振波长的辐射的第二像素。


10.如权利要求6所述的热成像装置，其中，所述等离子体吸收体还包括具有与碳纳米管片段的长度有关的共振波长的所述碳纳米管片段。


11.一种热成像装置，包括：
包括多个超像素的光敏层，每个超像素包含多个像素，每个像素包括等离子体吸收体，该等离子体吸收体对在该等离子体吸收体的选定共振波长处的电磁辐射敏感；
传感器，用于测量响应于从物体接收到的电磁辐射而跨越选定像素的等离子体吸收体产生的电压或电流；以及
处理器，被配置为：
接收所述电压测量；
通过所述电压测量确定在超像素处接收的电磁辐射的发射率和温度；以及
在显示器上为超像素提供颜色编码...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·法尔克，汉述仁，D·B·法梅，G·图勒弗斯基，A·阿弗扎利阿达卡尼，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US