短波红外相机的原理及应用场景

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了短波红外相机的原理及应用场景。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

短波红外 (简称SWIR,通常指0.9~1.7μm波长的光线) 是一种比可见光波长更长的光。这些光不能通过“肉眼”看到,也不能用“普通相机”检测到。由于被检测物体的材料特性,一些在可见光下无法看到的特性,却能在近红外光下呈现出来,因此,可以通过短波红外相机对物体特征进行检测。

短波红外成像有一个特点,即它能够透过玻璃进行成像,这就使得它们可以用于各种各样的应用和产业。这种能力还允许短波红外相机安装在一个保护窗口内,当将相机系统固定在一种潜在平台上时,这将可以提供很大的灵活性。

目前在短波红外相机广泛应用于工业、航空航天、生物、医疗、户外监控、化妆品等众多领域,其中半导体检测和食品检测是两大主要应用市场,分布占据40%和30%的市场份额。

  • 短波红外成像技术优点

具体来说,短波红外成像还具有以下优点:

1)较高识别度

短波红外成像主要基于目标反射光成像原理,其成像与可见光灰度图像特征相似,成像对比度高,目标细节表达清楚,在目标识别方面,短波红外成像是热成像技术的补充。

2)全天候适应

短波红外成像受大气散射作用小,透雾、烟尘能力较强,有效探测距离远,对气候条件和战场环境的适应性优于可见光成像。

3)微光夜视

夜视条件下,光子辐照度主要分布在1.0~1.8μm的短波红外波段范围内,这使得短波红外夜视成像相比于可见光夜视成像而言具有优势。

4)隐秘主动成像

在0.9~1.7μm波段内,激光光源技术成熟(1.06μm、1.55μm),这使得短波红外成像在隐秘主动成像应用中具有对比优势。

5)光学配置简便

从光学上,玻璃光窗在短波红外波段范围内具有很高的透过率,这赋予短波红外成像一个重要的技术优点,这允许短波红外相机可装配于一个保护窗口内实现较高灵敏成像,当应用于某种特定平台或场合时,这将提供很大的灵活性。

  • 相关行业应用:

1)半导体晶圆检测

晶圆是一种薄的半导体材料基材,用于制造电子集成电路。半导体材料种类多样,其中最常用的一种半导体材料是硅(Si)。

晶圆在生产过程中会产生各种缺陷,比如在各环节累积的残余应力会使得晶圆内部产生裂纹。如果未能在后续IC制造环节之前把这些缺陷检测出来,就会影响最终成品IC芯片的良率,推高制造成本。利用短波红外光能穿透硅片的特性,使用短波红外相机就能检测到硅片内部的缺陷,防止不良晶圆流入后续环节,大大降低制造成本。

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2)物品分选

短波红外波段对应分子键振动的合频和倍频,通过检测物品对不同波长的短波红外光的吸收情况,就能分析出物品的种类和缺陷等信息。因此,短波红外相机也被广泛用于谷物、茶叶、塑料等的分拣。

3)短波红外测温

对于几百度以上的高温目标,短波红外测温相对于目前常用的非制冷长波红外测温具有测温稳定、精度高、响应速度快等优势。使用短波线扫相机,对于传送带上快速移动的物体进行成像和测温,可以极大地消除拖尾效应的影响,得到画质清晰、测温准确的短波红外图像。

4)光伏板隐裂检测

在晶体硅太阳电池的生产过程中,会产生隐裂、划伤等缺陷,这些缺陷限制了电池的光电转换效率和使用寿命,然而这些缺陷大部分是难以通过肉眼或可见光成像等手段检测出来。利用硅太阳能电池具有的电致发光(EL)和光致发光(PL)特性,可以通过外加正向偏压或激光照射激发的方式,使太阳能电池片自身发出短波红外光。而缺陷区域的发出的光相对于正常区域会有明显的差别,通过短波红外相机对激发状态下的太阳能电池片进行检测,就能有效地检测出其内部缺陷。

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短波红外成像因为其技术特点突出,还有很多应用场景,包括电子板检查、太阳能电池检测、生产检查、识别与排序、监测、反假冒、过程质量控制等。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-757733.html

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