双材料微梁阵列室温物体红外成像

缪正宇; 张青川; 陈大鹏; 伍小平; 李超波; 郭哲颖; 董凤良; 熊志铭

doi:10.7498/aps.55.3208

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双材料微梁阵列室温物体红外成像

缪正宇 , 张青川 , 陈大鹏 , 伍小平 , 李超波 , 郭哲颖 , 董凤良 , 熊志铭

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双材料微梁阵列室温物体红外成像

缪正宇, 张青川, 陈大鹏, 伍小平, 李超波, 郭哲颖, 董凤良, 熊志铭

物理学报, 2006, 55(7): 3208-3214.

doi: 10.7498/aps.55.3208

Bi-material mircocantilever array room-temperature IR imaging

Miao Zheng-Yu, Zhang Qing-Chuan, Chen Da-Peng, Wu Xiao-Ping, Li Chao-Bo, Guo Zhe-Ying, Dong Feng-Liang, Xiong Zhi-Ming

Acta Phys. Sin., 2006, 55(7): 3208-3214.

doi: 10.7498/aps.55.3208

摘要
针对近年出现的新概念光学读出双材料微梁阵列红外成像技术，提出了具有热变形放大效果的无硅基底回折腿间隔镀金的微梁单元结构,并建立了其热机械模型，在模型分析基础上，成功的设计制作了100×100像素的焦平面阵列(focal plane array,FPA).在构建的红外成像系统中，实现了对室温物体——人体的热成像，噪声等效温度差约为200mK.实验结果与热机械模型的分析一致.

关键词:
非制冷红外成像 /

光学读出 /

双材料微梁阵列
Abstract
The uncooled IR thermal imaging technology with its wide applications in military, medical and industrial areas has been an active topic in international research. Thermal imaging based on optical readout bi-material microcantilever array is a new concept in methodology. In this paper, a new kind of bi-material micro-cantilever unit with multi-fold legs and interval gild structure is designed and its thermal and thermo-mechanical performance are analylized. A 100×100 microcantilever array is fabricated as a FPA (focal plane array), and by using this FPA, a thermal image of a room-temperature body (human body) is successfully detected. The NETD (noise-equivalent temperature difference) is about 200mK.The experimental results are well accordant with the thermal analysis of the microcantilever unit.

Keywords:
uncooled infrared imaging /

optical readout /

bi-material microcantilever array
作者及机构信息
缪正宇¹,

张青川¹,

陈大鹏²,

伍小平¹,

李超波²,

郭哲颖¹,

董凤良¹,

熊志铭¹

(1)中国科学技术大学，中国科学院材料力学行为和设计重点实验室，合肥 230027; (2)中国科学院微电子研究所，北京 100029

基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973)计划(批准号：2006CB300404)，国家自然科学基金(批准号：10232030，50076040和10472111)资助的课题.
Authors and contacts
Miao Zheng-Yu¹,

Zhang Qing-Chuan¹,

Chen Da-Peng²,

Wu Xiao-Ping¹,

Li Chao-Bo²,

Guo Zhe-Ying¹,

Dong Feng-Liang¹,

Xiong Zhi-Ming¹

(1)中国科学技术大学，中国科学院材料力学行为和设计重点实验室，合肥 230027; (2)中国科学院微电子研究所，北京 100029
参考文献

施引文献

[1]	马腾飞, 王敏杰, 王圣智, 焦浩乐, 谢燕, 李淑静, 徐忠孝, 王海. 光学腔增强Duan-Lukin-Cirac-Zoller量子记忆读出效率的研究. 物理学报, 2022, 71(2): 020301. doi: 10.7498/aps.71.20210881
[2]	马腾飞, 王敏杰, 王圣智, 谢燕, 焦浩乐, 李淑静, 徐忠孝, 王海. 光学腔增强Duan-Lukin-Cirac-Zoller量子记忆读出效率的实验研究. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20210881
[3]	冯帅, 常军, 胡瑶瑶, 吴昊, 刘鑫. 偏振成像激光雷达与短波红外复合光学接收系统设计与分析. 物理学报, 2020, 69(24): 244202. doi: 10.7498/aps.69.20200920
[4]	鞠旭东, 董明义, 周传兴, 董静, 赵豫斌, 章红宇, 祁辉荣, 欧阳群. 基于阻性阳极读出方法的气体电子倍增器二维成像性能. 物理学报, 2017, 66(7): 072902. doi: 10.7498/aps.66.072902
[5]	安莎, 彭彤, 周兴, 韩国霞, 黄张翔, 于湘华, 蔡亚楠, 姚保利, 张鹏. 光学微操纵过程的轴平面显微成像技术. 物理学报, 2017, 66(1): 010702. doi: 10.7498/aps.66.010702
[6]	冯驰, 常军, 杨海波. 双小凹光学成像系统设计. 物理学报, 2015, 64(3): 034201. doi: 10.7498/aps.64.034201
[7]	常松涛, 孙志远, 张尧禹, 朱玮. 制冷型红外成像系统内部杂散辐射测量方法. 物理学报, 2015, 64(5): 050702. doi: 10.7498/aps.64.050702
[8]	袁红辉, 陈永平. 非制冷红外探测器读出电路的非均匀性研究. 物理学报, 2015, 64(11): 118503. doi: 10.7498/aps.64.118503
[9]	王淑莹, 章海军, 张冬仙. 基于微球透镜的任选区高分辨光学显微成像新方法研究. 物理学报, 2013, 62(3): 034207. doi: 10.7498/aps.62.034207
[10]	姚银萍, 万仁刚, 薛玉郎, 张世伟, 张同意. 基于统计光学的正负热光非定域成像. 物理学报, 2013, 62(15): 154201. doi: 10.7498/aps.62.154201
[11]	吴健雄, 程腾, 张青川, 高杰, 伍小平. 光学读出红外成像中面光源影响下的光学检测灵敏度研究. 物理学报, 2013, 62(22): 220703. doi: 10.7498/aps.62.220703
[12]	蒋兴凯, 张青川, 史海涛, 毛亮, 程腾, 伍小平. 基于无基底焦平面阵列红外热像仪的理论模型分析. 物理学报, 2011, 60(5): 054401. doi: 10.7498/aps.60.054401
[13]	刘英, 孙强, 卢振武, 曲锋, 吴宏圣, 李淳. 折射/谐衍射红外双波段成像光谱仪系统研究. 物理学报, 2010, 59(10): 6980-6987. doi: 10.7498/aps.59.6980
[14]	赵菲菲, 赵宝升, 刘永安, 胡慧君, 曹希斌. 感应读出方式紫外光子计数成像技术的研究. 物理学报, 2010, 59(9): 6306-6311. doi: 10.7498/aps.59.6306
[15]	程腾, 张青川, 陈大鹏, 伍小平, 史海涛, 高杰. 无基底焦平面阵列的红外成像性能分析. 物理学报, 2009, 58(2): 852-859. doi: 10.7498/aps.58.852
[16]	熊志铭, 张青川, 陈大鹏, 伍小平, 郭哲颖, 董凤良, 缪正宇, 李超波. 光学读出微梁阵列红外成像及性能分析. 物理学报, 2007, 56(5): 2529-2536. doi: 10.7498/aps.56.2529
[17]	董科研, 孙强, 李永大, 张云翠, 王健, 葛振杰, 孙金霞, 刘建卓. 折射/衍射混合红外双焦光学系统设计. 物理学报, 2006, 55(9): 4602-4607. doi: 10.7498/aps.55.4602
[18]	菅冀祁, 马骋, 贾惠波. 光致变色双波长光存储读出信号串扰建模与消减. 物理学报, 2005, 54(8): 3604-3609. doi: 10.7498/aps.54.3604
[19]	张武, 王燕. 光学非均匀单向纤维复合材料的应力光学行为. 物理学报, 1994, 43(7): 1192-1202. doi: 10.7498/aps.43.1192
[20]	张武, 王燕. 光学非均匀复合材料的多元滞后器模型. 物理学报, 1994, 43(8): 1380-1385. doi: 10.7498/aps.43.1380

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物理学报. 2006, 55(7): 3208-3214.

doi: 10.7498/aps.55.3208.

双材料微梁阵列室温物体红外成像

1. (1)中国科学技术大学，中国科学院材料力学行为和设计重点实验室，合肥 230027; (2)中国科学院微电子研究所，北京 100029

基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973)计划(批准号：2006CB300404)，国家自然科学基金(批准号：10232030，50076040和10472111)资助的课题.

收稿日期: 2005-07-15
修回日期: 2005-10-20
刊出日期: 2006-07-20

摘要: 针对近年出现的新概念光学读出双材料微梁阵列红外成像技术，提出了具有热变形放大效果的无硅基底回折腿间隔镀金的微梁单元结构,并建立了其热机械模型，在模型分析基础上，成功的设计制作了100×100像素的焦平面阵列(focal plane array,FPA).在构建的红外成像系统中，实现了对室温物体——人体的热成像，噪声等效温度差约为200mK.实验结果与热机械模型的分析一致.

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作者及机构信息

(1)中国科学技术大学，中国科学院材料力学行为和设计重点实验室，合肥 230027; (2)中国科学院微电子研究所，北京 100029

Authors and contacts

(1)中国科学技术大学，中国科学院材料力学行为和设计重点实验室，合肥 230027; (2)中国科学院微电子研究所，北京 100029

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Authors and contacts

(1)中国科学技术大学，中国科学院材料力学行为和设计重点实验室，合肥 230027; (2)中国科学院微电子研究所，北京 100029

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Bi-material mircocantilever array room-temperature IR imaging

1. (1)中国科学技术大学，中国科学院材料力学行为和设计重点实验室，合肥 230027; (2)中国科学院微电子研究所，北京 100029

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