第六章红外热成像器件与技术
6.6 光学读出成像器件
光学读出成像器件
◆微悬臂梁成像器件
◆热光阀调制成像器件
6.6 光学读出成像器件6.6.1 微悬臂梁成像器件
微悬臂梁成像器件
➢一种热机械的非制冷红外探测器
——微机电系统MEMS(Micro-
Electro-Mechanical System)技术发展的产物，利用机械力学性质探测红外辐射。

➢FPA 单元吸收入射红外辐射产生温升时，组成微悬臂梁的双材料热膨胀系数不同，悬臂梁会弯曲变形。

➢利用光学方法检测这种热致形变进而可转化为热红外图像。

双材料微悬臂梁红外探测器焦平面阵列
（微梁单元尺度200μm ×200μm ，单材料梁宽2μm ，微梁宽10μm 。

整个微梁
阵列由100×100个微量单元组成。

）
变形结构主要由回折次数n 的多组回折梁组成。

回折结构中，包含一个SiN x ／Au 双材料变形梁和一个单材料SiN x 回折梁构成，镜面采用SiN x ／Au 双材料层结构。

微悬臂梁的变形结构
Au
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双材料结构和回折结构，能够很好的实现散热功能，使探测器工作的时候参考温度保持恒定，测量值更加准确。

微悬臂梁的变形结构
基于MEMS微悬臂梁的光学读出成像系统
目前实验室能达到的性能与理论计算
还有很大程度的差距，其潜在的制作
简单、成本低的优势将有待未来技术
发展的开发。

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基于热光阀的光学读出成像系统
➢当窄带近红外光源“探测”到芯片上的每个像元的温度时，对应像元的探测信号将被反射出的芯片，落在CMOS相机的传感器上。

➢因反射信号的大小与像元温度有关，故反射出来的信号光代表景物温度分布特性。