热成像镜头：红外热成像原理

    一、热红外成像基础

    东莞热成像镜头通常是指3-5μm的中红外成像和8-12μm的远红外成像。在这些波段中，关注的是热源，而不是可见光。热红外成像有许多不同应用，如非破坏性测试、红外照相机可以拍摄设备的过热点或者建筑物热量流失位置、在医学领域可测局部体表温度的差异、快速查找核电厂冷却系统的热泄漏点，以及安全防护等。

    人眼对约0.4~0.7μm的波段敏感，看不到较长波长的热能量。要记录这些能量需使用特殊的探测器或传感器，成像光学系统也必须有效地传输这些波长的光。

    大多数光学玻璃的透射波长不大于2.5μm。某些特殊玻璃的透射波长达到4.5μm，熔融石英的透射波长可达4μm。因此，红外透射材料是很关键的，而其选择范围却十分有限，并且存在其他问题。

    二、热成像镜头：光学系统的特点

    1，杜瓦瓶组件、冷光阑和冷

    热成像系统观察热源时，为获得最大的灵敏度，多数热成像系统使用低温制冷的探测器，保证探测器在低温下工作。

    如果这些测器可以探测到除所观察景物以外的热能量，则灵敏度会降低。另外，如果非景物能量的幅度随视场而变化，通常会看到景物图像变形。

    为实现最大灵敏度并避免图像变形，要对红外PFA进行低温冷却，并将其安装在绝热杜瓦瓶组件中。

    杜瓦瓶是一个瓶壁为双层并抽真空的瓶子，入射窗必须透射红外辐射，冷指与FPA的末端相接触，以保持FPA处于低温状态。冷指自身是一根由铁或钢制造的高比热金属棒，它被线管缠绕包围，而液氮从线管中被泵过。如此循环，使FPA的末端得到冷却。

    2、冷光阑效率

    如果探测器只能探测或记录来源于景物的能量，则称该红外系统具有100%的冷光阑效率。若冷光阑效率为100% ，探测器同时记录来自代表景物能量的光锥能量和来自低温冷却挡板的能量。而该挡板称为冷光阑，没有自身能量辐射。对于FPA上的每一个像素来说，如果探测到的只是包括成像光的立体角和冷光阑的热挡板的一部分能量，则该系统确实具有100%的冷光阑效率。

    若探测器安装于不具有100%的冷光阑效率的杜瓦瓶组件中，探测器中能观察到代表景物的立体角，该立体角不是来自景物，而是来自系统内部的某一部分。这部分非景物能量而类似于可见光光学系统中的杂光。如果这部分非景物能量是“热的”，则探测器的灵敏度会比其名义值有所下降；然而，如果这部分非景物能量在FPA范围内或扫描过程中存在幅度变化，则会得到图像变形，它类似于传统可见光系统中的鬼像。

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