红外探测器及红外成像仪制造技术

本发明专利技术涉及一种红外探测器，其包括：一红外光谱吸收体，用于吸收红外光谱并将红外光谱转化为热量；一热电元件，所述红外光谱吸收体设置在所述热电元件上，与所述热电元件接触设置；一电信号检测器，与所述热电元件电连接并串联形成一回路，用于检测所述热电元件的电学性能的变化；其中，所述红外光谱吸收体包括一碳纳米管阵列，所述碳纳米管阵列包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管的高度基本相同，且垂直于所述热电元件的表面。本发明专利技术还涉及一种基于该红外探测器的红外成像仪。

【技术实现步骤摘要】
红外探测器及红外成像仪
本专利技术涉及一种红外探测器，特别涉及一种基于碳纳米管阵列的红外探测器及红外成像仪。
技术介绍
红外光是介于微波与可见光之间的电磁波，太阳的热量主要通过红外光传到地球。同时，自然界的任何物体都是红外光辐射源，时时刻刻都在不停地向外辐射红外光。目前，红外光主要应用在军事、医疗领域，如侦察敌情、诊断疾病等。但是，广泛存在的红外光仍没有被充分和有效利用，因此，研究能够充分吸收红外光的吸收体并能将红外光方便应用是十分必要的。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种采用完美吸收红外光的吸收体制备的红外探测器。一种红外探测器，其包括：一红外光谱吸收体，用于吸收红外光谱并将红外光谱转化为热量；一热电元件，所述红外光谱吸收体设置在所述热电元件上，与所述热电元件接触设置；一电信号检测器，与所述热电元件电连接并串联形成一回路，用于检测所述热电元件的电学性能的变化；其中，所述红外光谱吸收体包括一碳纳米管阵列，所述碳纳米管阵列包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管的高度基本相同，且垂直于所述热电元件的表面。相较于现有技术，本专利技术提供的红外探测器具有以下有益效果：采用碳纳米管阵列作为红外光的吸收体，由于碳纳米管阵列对波长在0.4微米-20微米的红外宽光谱的吸收率可达99.5％以上，碳纳米管阵列可有效将红外光转化为热，因此，该红外探测器可有效检测出红外光的存在；所述红外探测器制备简单，成本低，灵敏度高。附图说明图1是本专利技术第一实施例提供的红外光吸收体的制备方法流程图。图2是本专利技术第一实施例提供的激光束扫描路径图。图3是本专利技术提供的激光束处理前后碳纳米管阵列对红外线的反射率曲线图。图4是本专利技术提供的激光束处理前后碳纳米管阵列的扫描电镜图。图5是本专利技术第二实施例提供的红外光吸收体的制备方法流程图。图6是本专利技术提供的刻蚀处理前后碳纳米管阵列对红外线的反射率曲线图。图7是本专利技术提供的刻蚀处理前后碳纳米管阵列的扫描电镜图。图8是本专利技术提供的刻蚀处理前后碳纳米管阵列的侧面扫描电镜图。图9是本专利技术提供的激光束处理和刻蚀处理后碳纳米管阵列对红外线的反射率曲线图。图10是本专利技术第三实施例提供红外探测器的结构示意图。图11是专利技术提供的基于热电偶的红外探测器的结构示意图。图12是本专利技术第四实施例提供的红外成像仪的结构示意图。主要元件符号说明如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合具体实施例及附图对本专利技术所提供的红外光吸收体的制备方法、采用该方法得到的吸收体制备的红外探测器、红外成像仪作进一步说明。请一并参阅图1及图2，本专利技术第一实施例提供一种红外光吸收体100的制备方法，依次包括以下步骤：步骤S10，提供一基底101，在所述基底101上生长一碳纳米管阵列102；步骤S20，采用激光束103对所述碳纳米管阵列102远离基底101的一端进行双向扫描处理，且两扫描方向呈一定夹角。在步骤S10中，所述碳纳米管阵列102包括多个大致沿其同一生长方向排列的碳纳米管，该生长方向即为碳纳米管的长轴方向。在这里还需要进一步说明的是，所述“大致”的意思是由于碳纳米管在生长过程中受各种因素的制约，如碳源气气流的流动速度不一致，碳源气的浓度不均匀以及催化剂的不平整，不可能也不必使碳纳米管阵列中的每根碳纳米管完全平行排列，碳纳米管阵列中的多个碳纳米管的长度也不必完全相等。所述碳纳米管阵列102的生长方向基本垂直于所述基底101的表面。所述碳纳米管阵列102由纯碳纳米管组成。所谓“纯碳纳米管”是碳纳米管未经过任何化学修饰或功能化处理。本实施例中，所述碳纳米管阵列102为超顺排碳纳米管阵列。所述超顺排碳纳米管阵列为由多个彼此大致平行且垂直于基底生长的碳纳米管形成的碳纳米管阵列。所述多个碳纳米管为多壁碳纳米管。优选地，所述多个碳纳米管为金属性碳纳米管。本实施例中，超顺排碳纳米管阵列的制备方法采用化学气相沉积法，所述生长超顺排碳纳米管阵列的方法包括以下步骤：步骤S101，提供一具有平整表面的基底101。该基底101的材料可为硅、玻璃、石英，或选用形成有氧化层的硅基底。本实施例中，所述基底101为形成有氧化层的硅基底。所述基底101的形状不限，可为圆形、方形或无规则的任意形状。所述基底101的尺寸不限，可根据需要选择。步骤S102，在基底101的至少一平整表面均匀形成一催化剂层。该催化剂层的制备可通过热沉积法、电子束沉积法或溅射法实现。所述催化剂层的材料可选用铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)或其任意组合的合金之一。本实施例中，采用铁为催化剂。步骤S103，将上述形成有催化剂层的基底在700～900℃的空气中退火约30分钟～90分钟。步骤S104，将处理过的基底置于反应炉中，在保护气体环境下加热到500～740℃。然后通入碳源气体反应约5～30分钟，生长得到超顺排碳纳米管阵列。所述碳源气可选用乙炔、乙烯、甲烷等碳氢化合物。本实施例中，所述碳源气为乙炔，所述保护气体为氩气，所得碳纳米管阵列生长高度为275微米。通过控制上述生长条件，该超顺排碳纳米管阵列中基本不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。该碳纳米管阵列102中的碳纳米管彼此通过范德华力紧密接触形成阵列。在步骤S20中，采用一激光束103扫描所述碳纳米管阵列102以去除碳纳米管阵列表面横向排列等杂乱分散的碳纳米管，并截短碳纳米管使得截短后该碳纳米管阵列102中每根碳纳米管的长度基本相同，形成平整的碳纳米管阵列。所述“基本”的意思是碳纳米管在经过处理的过程中受各种因素的影响，不可能也不必使该碳纳米管阵列102中的多个碳纳米管的长度严格意义上的完全相等，如所述多个碳纳米管的长度可存在一高度差值，该高度差值不大于10纳米。由于碳纳米管对激光具有良好的吸收特性，该碳纳米管阵列102中远离基底的一端与氧气充分接触，在氧气和激光束103的共同作用下，该碳纳米管阵列102远离基底101的一端与氧气发生反应生成碳氧化物而被烧蚀去除，该碳纳米管阵列102被截短。采用激光束103扫描时，所述激光束103的照射方向平行于该碳纳米管阵列102的生长方向，即所述激光束103的照射方向基本垂直于所述基底101的表面。为了明确说明采用激光束103对碳纳米管阵列102进行双向扫描处理的工作过程，在此定义平行于碳纳米管阵列102表面的任意两方向分别为X方向和Y方向。其中，X方向和Y方向的夹角为α，夹角α的取值为30°～90°，优选地，夹角α的取值为60°～90°。本实施例中，X方向和Y方向的夹角为90°。采用激光束103对碳纳米管阵列102进行扫描处理时，激光束103首先沿X方向在碳纳米管阵列102的表面移动并逐行扫描，扫描过程中碳纳米管被激光束103烧蚀截短，直至该碳纳米管阵列102中碳纳米管全部经过扫描处理。该激光束103在沿X方向对碳纳米管阵列102扫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外探测器，其包括：/n一红外光谱吸收体，用于吸收红外光谱并将红外光谱转化为热量；/n一热电元件，所述红外光谱吸收体设置在所述热电元件上且与所述热电元件接触设置；/n一电信号检测器，与所述热电元件电连接并串联形成一回路，用于检测所述热电元件的电学性能的变化；/n其特征在于，所述红外光谱吸收体包括一碳纳米管阵列，所述碳纳米管阵列包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管的高度基本相同，且垂直于所述热电元件的表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种红外探测器，其包括：
一红外光谱吸收体，用于吸收红外光谱并将红外光谱转化为热量；
一热电元件，所述红外光谱吸收体设置在所述热电元件上且与所述热电元件接触设置；
一电信号检测器，与所述热电元件电连接并串联形成一回路，用于检测所述热电元件的电学性能的变化；
其特征在于，所述红外光谱吸收体包括一碳纳米管阵列，所述碳纳米管阵列包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管的高度基本相同，且垂直于所述热电元件的表面。


2.如权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，所述红外光谱吸收体吸收红外光谱转化的热量通过碳纳米管阵列直接传递至所述热电元件。


3.如权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，所述热电元件为热释电元件、热敏电阻或热电偶中的一种。


4.如权利要求3所述的红外探测器，其特征在于，所述热电元件为热释电元件，所述电信号检测器为电流-电压变化器。


5.如权利要求3所述的红外探测器，其特征在于，所述热电元件为热敏电阻时，所述电信号检测器包括一电源和一电流检测器，该电信号检测器用于检测热电元件的电阻变化。


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【专利技术属性】
技术研发人员：王营城，黄忠政，金元浩，李群庆，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11