焦平面热像仪的发展与应用综述
2023年红外热成像仪行业市场发展现状
2023年红外热成像仪行业市场发展现状红外热成像技术作为一种非接触、高精度的无损检测技术，在工业、医疗、消防、能源等领域得到了广泛应用。
2019年，全球红外热成像仪市场规模达到了43.77亿美元，预计到2025年将达到73.77亿美元，年均复合增长率约为8.5%。
以下将分三个方面介绍红外热成像仪市场发展现状。
一、市场应用领域持续拓展1.能源领域：红外热成像技术在电力、油气等能源领域具有广泛应用。
例如，电力设备在运行时会产生热量，如果存在局部过热可导致设备损坏、事故等。
通过使用红外热成像技术，检测设备运行时的热量分布，预防设备故障和事故，提高生产效率。
2.建筑领域：在建筑领域，红外热成像技术可以用于检测建筑物的热桥、漏水、空气渗漏和保温材料性能等。
通过红外热成像技术，可以及时发现问题，并针对性地进行修复，提高建筑物的能源利用率。
3.医疗领域：红外热成像技术可以应用于体温检测、乳腺癌筛查等医疗领域。
例如，在新冠疫情期间，红外热成像技术被广泛应用于人员体温检测，检测效率高、无接触、无辐射。
4.消防领域：消防领域也是红外热成像技术的广泛应用领域，可以在大火烟雾中，通过红外热成像技术观察火源及烟雾状况，更加快速精确地进行灭火、救援。
二、红外热成像仪设计制造技术不断革新1.像素数量不断提高：随着科技的进步，现今的红外热成像仪像素数量不断提高，可达到1万甚至更高，使得成像质量和清晰度进一步提升。
2.体积不断减小：随着微电子技术的进步，红外热成像仪体积不断减小，且工作功耗也有所降低，从而更加方便携带和使用。
3.实时成像速率不断提高：现今的红外热成像仪不仅成像质量更高，而且实时成像速率也显著提高，能够更加准确地捕捉变化。
三、市场竞争益发激烈1.市场竞争格局分化显著：目前国内外市场上存在许多红外热成像仪生产厂家，市场竞争呈现出不同的格局。
全球市场上主要的厂家包括FLIR、Thermo Fisher Scientific、Testo等。
红外焦平面成像方法及红外焦平面芯片行业竞争分析及发展规划指导报告
技术创新
鼓励企业加大技术研发投入，推动行业的技术 创新和产品升级。
人才培养
加强人才培养和引进，建立完善的人才体系，为行业发展提供人才保障。
行业市场拓展策略
市场定位
01
明确红外焦平面芯片的市场定位，针对不同领域和客户需求，
制定相应的市场拓展策略。
应用领域拓展
随着红外成像技术的不断成熟和成本降低，红外焦平面芯片的应用领域 将进一步拓展，包括智能家居、无人机、智能交通等领域。
03
市场竞争加剧
随着市场规模的扩大和技术进步，红外焦平面芯片行业的竞争将更加激烈。企业需要加大技术研来自和产品创新的投入，以提升竞争力。
03
红外焦平面芯片行业竞 争分析
竞争格局分析
市场份额
根据市场调研数据，美国Flir Systems在全球红外焦平面芯片市场中占据最大的 市场份额，约为30%；法国Thales和美国Raytheon分别占据约20%的市场份额 。
行业发展趋势分析
01 02
技术创新
随着材料科学、微电子技术等领域的发展，红外焦平面芯片的技术水平 不断提高，性能和可靠性得到提升。未来，高灵敏度、高分辨率、快速 响应的红外焦平面芯片将成为主流。
品牌建设
02
加强品牌建设和宣传，提高品牌知名度和美誉度，增强市场竞
争力。
国际合作
03
加强国际合作和交流，引进国际先进技术和管理经验，拓展国
际市场。
05
红外焦平面芯片行业未 来发展展望
技术创新推动行业发展
红外焦平面成像技术不断升级
随着技术的不断进步，红外焦平面成像的分辨率、灵敏度和响应速度将得到显著提升， 推动行业的发展。
数字化红外焦平面技术
数字化红外焦平面技术姚立斌;陈楠;张济清;纪忠顺;钟昇佑;李正芬;韩庆林【摘要】数字化红外焦平面技术是从探测器起所有信号处理都在数字域完成的红外热成像技术，是目前国际上最先进的新一代红外焦平面技术。
通过将模拟-数字转换器（ADC）集成到读出电路中实现数字读出，配合数字传输和数字图像处理形成数字化红外焦平面技术。
通过中波640×512数字化红外焦平面探测器读出电路、成像组件以及数字化红外焦平面热像仪的设计和测试，表明数字化红外焦平面技术具有接口简单、高抗干扰、高通道隔离度、低读出噪声、高传输带宽、高线性度、高稳定性等特点，是红外热成像系统的技术发展趋势。
%Digital IRFPA technology is a thermal IR imaging technology which signal from detector is processed in digital domain, and it is the most advanced IRFPA technology. It integrates analog-to-digital converter (ADC) on readout integrated circuit (ROIC) to realize digital signal read out, while the digital signal transmission and digital image processing are also utilized to form the Digital IRFPA technology. The digital IRFPA ROIC, digital imaging module and digital IRFPA thermal imager of MWIR 640×512 are designed and tested, and the measurement results indicate the Digital IRFPA technology has some positive features, such as simple interface, good resistance to interference, high channel isolation, low readout noise, wide transmission bandwidth, high linearity, high stability and so on. The Digital IRFPA technology is the developing trend of thermal IR imaging system.【期刊名称】《红外技术》【年(卷),期】2016(038)005【总页数】10页(P357-366)【关键词】数字化读出电路;数字化焦平面;探测器组件;数字成像组件【作者】姚立斌;陈楠;张济清;纪忠顺;钟昇佑;李正芬;韩庆林【作者单位】昆明物理研究所，云南昆明 650223;昆明物理研究所，云南昆明650223;昆明物理研究所，云南昆明 650223;昆明物理研究所，云南昆明 650223;昆明物理研究所，云南昆明 650223;昆明物理研究所，云南昆明 650223;昆明物理研究所，云南昆明 650223【正文语种】中文【中图分类】TN215红外热像仪是一种用来探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布转换成视频图像的装置。
红外焦平面阵列技术现状和发展趋势
红外焦平⾯阵列技术现状和发展趋势⼀、引⾔⾃从1800年赫谢尔利⽤⽔银温度计制作的最原始的热敏探测器发现了红外辐射以来[1]，⼈们就开始不断运⽤各种⽅法对红外辐射进⾏检测，并根据红外光的特点⽽加以应⽤，相继制成了各种红外探测器，如热敏型辐射探测器（温差电偶探测器、电阻测辐射热计、热释电探测器）和半导体光电探测器（光电导探测器、光伏型探测器等）。
最初，⼈们只能以单个探测单元通过光机扫描的⽅式并协同低温制冷器来实现图像探测；后来，则出现了探测单元数⽬在⼀万以上，且⾃带有信号读出电路的⼆维N×M元焦平⾯阵列(FPA)探测器；⽽现今，集成了探测器后续信号处理电路，包括信号读出电路、前放、模数转换器等的第三代被称为“灵巧”（smart）凝视的⼤阵列焦平⾯也已开始崭露头⾓[2]。
红外焦平⾯热像仪是⼀种可探测⽬标的红外辐射，并能通过光电转换、电信号处理等⼿段，将⽬标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备，是集光、机、电等尖端技术于⼀体的⾼科技产品。
因其具有较强的抗⼲扰能⼒，隐蔽性能好、跟踪、制导精度⾼等优点，在军事领域获得了⼴泛的应⽤。
⽬前许多国家，尤其是美国等西⽅军事发达国家，都花费⼤量的⼈⼒、物⼒和财⼒进⾏此⽅⾯的研究与开发，并获得了成功[3、4]。
⼆、红外焦平⾯阵列原理、分类1、红外焦平⾯阵列原理焦平⾯探测器的焦平⾯上排列着感光元件阵列，从⽆限远处发射的红外线经过光学系统成像在系统焦平⾯的这些感光元件上，探测器将接受到光信号转换为电信号并进⾏积分放⼤、采样保持，通过输出缓冲和多路传输系统，最终送达监视系统形成图像。
2、红外焦平⾯阵列分类（1）根据制冷⽅式划分根据制冷⽅式，红外焦平⾯阵列可分为制冷型和⾮制冷型。
制冷型红外焦平⾯⽬前主要采⽤杜⽡瓶/快速起动节流致冷器集成体和杜⽡瓶/斯特林循环致冷器集成体[5]。
由于背景温度与探测温度之间的对⽐度将决定探测器的理想分辨率，所以为了提⾼探测仪的精度就必须⼤幅度的降低背景温度。
红外焦平面阵列技术发展现状与趋势
红外焦平面阵列技术发展现状与趋势跨入二十一世纪以来，红外热摄像技术的发展已经历了三十多个年头。
其发展已从当初的机械扫描机构发展到了目前的全固体小型化全电子自扫描凝视摄像，特别是非致冷技术的发展使红外热摄像技术从长期的主要军事目的扩展到诸如工业监控测温、执法缉毒、安全防犯、医疗卫生、遥感、设备先期性故障诊断与维护、海上救援、天文探测、车辆、飞行器和舰船的驾驶员夜视增强观察仪等广阔的民用领域。
红外热摄像技术的发展速度主要取决于红外探测器技术取得的进展。
三十年来，红外探测器技术已从第一代的单元和线阵列发展到了第二代的二维时间延迟与积分（TDI）8～12μm的扫描和3～5μm的640×480元InSb凝视阵列，目前正在向焦平面超高密度集成探测器元、高性能、高可靠性、进一步小型化、非致冷和军民两用技术的方向发展，正在由第二代阵列技术向第三代微型化高密度和高性能红外焦平面阵列技术方向发展。
1 发展现状1.1 超高集成度的焦平面探测器像元像可见光CCD光纤通信工业应用使其具有大批量生产的能力，因而几年来日益受到重视，美国传感器无限公司在DARPA 和NVESD支持下正在加速发展这种非致冷的红外焦平面阵列和摄像机技术，其阵列尺寸已达到320×240元。
·HgCdTe阵列：由于军用目的的需求，过去这种材料焦平面阵列技术的发展主要集中于中波和长波红外波段应用，但洛克威尔国际科学中心却一直在发展1～3μm波段工作的HgCdTe焦平面阵列技术，其主要目的是天文和低背景应用，该中心在90年代中期已制出HQWAⅡ-1 1024×1024元阵列，目前已研制成功世界上最大的HQWAⅡ-2型2048×2048元的阵列，该中心正在计划研制4096×4096元的特大型阵列。
在3～5μm的中波红外焦平面阵列方面：中波红外焦平面阵列技术的发展一直是红外焦平面中发展最快的，主要有PtSi、InSb和HgCdTe三种阵列，其阵列规模已达到2048×2048元（400万元）。
焦平面红外探测器应用现状
焦平面红外探测器应用现状0 引言红外探测器广泛应用于军事、科学、工农业生产和医疗卫生等各个领域，尤其在军事领域，红外探测器在精确制导、瞄准系统、侦察夜视等方面具有不可替代的作用。
近年来，红外探测器的需求不断增加。
据美国相关公司市场调研分析师预测，全球军用红外探测器需求额有望在2020年达到163.5亿美元，复合年均增长率为7.71%。
红外探测器按探测机理可分为热探测器和光子探测器，按其工作中载流子类型可以分为多数载流子器件和少数载流子器件两大类，按照探测器是否需要致冷，分为致冷型探测器和非致冷型探测器。
非致冷探测器目前主要是非晶硅和氧化钒探测器，致冷型探测器主要包括碲镉汞三元化合物、量子阱红外光探测器Ⅱ类超晶格等。
在过去的几十年里，大量的新型材料、新颖器件不断涌现，红外光电探测器完成了第一代的单元、多元光导器件向第二代红外焦平面器件的跨越，目前正朝着以大规模、高分辨力、多波段、高集成、轻型化和低成本为特征的第三代红外焦平面技术的方向发展。
1 焦平面红外探测器应用现状热探测器的应用早于光子探测器。
热探测器包括热释电探测器、温差电偶探测器、电阻测辐射热计等。
热探测器具有宽谱响应、室温工作的优点，但是它响应时间较慢、高频时探测率低，目前主要应用于民用领域。
光子探测器是基于光电效应制备的探测器，通过配备致冷系统，具有高量子效率、高灵敏度、低噪声等效温差、快速响应等优点。
在军事领域，光子探测器占据主导地位。
常用的光子探测器有碲镉汞（HgCdTe）、InAs / InGaSb Ⅱ类超晶格、GaAs / AlGaAs量子阱等。
近年来量子点红外光探测器也引起广泛关注，量子点红外光探测器在理论上具有很多优点，但实际制备的量子点红外光探测器与理论预测的还是有一定差距。
表1对几种常用的光子型焦平面红外探测器进行了比较。
在精确制导领域，主流制导方式有红外制导和雷达制导，这两种方式各有优势，在某些特定的场合，红外制导更是显示出其不可替代性。
焦平面APD探测器的国内外技术现状和发展趋势
红外焦平面探测器的国内外技术现状和发展趋势一、焦平面APD探测器的背景及特点焦平面APD探测器主要是由：APD阵列和读出电路(ROIC)两部分组成，其中APD是核心元件。
1、APD雪崩光电二极管（APD）是一种具有内部增益的半导体光电转换器件，具有量子响应度高、响应速度快、线性响应特性好等特点，在可见光波段和近红外波段的量子效率可达90%以上，增益在10～100倍，新型APD材料的最大增益可达200倍，有很好的微弱信号探测能力。
2、APD阵列的分类按照APD的工作的区间可将其分为：Geiger-modeAPD（反向偏压超过击穿电压）和线性模式APD（偏压低于击穿电压）两种。
（1）Geiger-modeAPD阵列的特点优点：1）极高的探测灵敏度，单个光子即可触发雪崩效应，可实现单光子探测；2）GM-APD输出信号在100ps量级，即有高的时间分辨率，进而有较高的距离分辨率，厘米量级；3）较高的探测效率，采用单脉冲焦平面阵列成像方式；4）较低的功耗，体积小，集成度高；5）GM-APD输出为饱和电流，可以直接进行数字处理，读出电路(ROIC)不需要前置放大器和模拟处理模块，即更简单的ROIC。
缺点：1）存在死时间效应：GM-APD饱和后需要一定时间才能恢复原来状态，为使其可以连续正常工作需要采用淬火电路对雪崩进行抑制。
2）GM-APD有极高的灵敏度，其最噪声因素更加敏感，通道之间串扰更严重。
（2）线性模式APD阵列的特点优点：1）光子探测率高，可达90%以上；2）有较小的通道串扰效应；3）具有多目标探测能力；4）可获取回波信号的强度信息；5）相比于GM-APD，LM-APD对遮蔽目标有更好的探测能力。
缺点：1）灵敏度低于GM-APD；（现今已经研制出有单光子灵敏度的LM-APD）2）读出电路的复杂度大于GM-APD（需对输入信号进行放大、滤波、高速采样、阈值比较、存储等操作）。
（其信号测量包括强度和时间测量两部分）按照基底半导体材料APD可分为：SiAPD、GeAPD、InGaAsAPD、HgCdTeAPD。
法国军用红外探测器和热像仪的应用发展动态
法国军用红外探测器和热像仪的应用发展动态1法国红外探测器1.1法国Sofradir公司始创于1986年的Sofradir公司是法国致冷型探测器供应的“动力站”，从一开始就致力于生产第二代热像仪的高性能焦平面阵列（FPA） MCT探测器。
与其它的产品相比，这种MCT探测器采用了信号多路技术代替硬线连接，因此大大扩展了探测器像素的实际数量。
Sofradir公司于1988-89年生产出其最初的288X4像素8〜14 g长波红外（LWIR ）探测器交付给Sagem公司和Kollsman公司。
1992年与美国签订了首个批量生产的合同，即与Texas Instruments公司（目前的Raytheon公司）签订了在三年内提供700套探测器装置（240X4像素）的合同。
这些探测器随后被应用到与Aselsan合作生产的昼夜热瞄准系统（DNTSS）中，装备到土耳其军队。
1997年，将其应用于lirs车载和Sophie手持式成像器的热像仪开始交付给Sagem 和Thales公司;1999年Sofradir公司与DRS和Raytheon公司一起成为向美国军队提供240X4 SAD A II （标准的先进杜瓦组件）装置的主要供应商。
288X4探测器还用于Thales Catherine瞄准具，并已被选为英国陆军的车载作战集团热像仪（VehiclarBattleGroupThermalimager）基本部件。
目前，Sofradir公司已交付超过12,000套热像仪，在制冷型240/288X4 LWIR探测器产品研制和生产方面，处于世界领先地位。
该公司每年平均交付1,500〜2,000套（2003年超过2,600 套）。
该公司的生产线目前仍包括480X6 LWIR MCT探测器和其它工作于3〜5 g中波红外（MWIR）探测器。
其中的超大规模阵列（VLA）,如320X256凝视阵列探测器应用到MBDA “沙漠阴影（Storm Shadow）/” Scalp-EG巡航导弹。
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ｏｆ ｔｌｌｅｒｍａｌｉｍｇｉｎｇ ｓｅｔｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ＦＰＡ；ｔｈｅｎｍｌｉｍａｇｅｒ；ｄｅＶｅｌｏｐｍｅｎｔ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｓｕｒｖｅｙ
引言
红外热成像技术是当今迅速发展的高新技术之 二，已广泛地应用于军事、准军事和民用等领域，并 发挥着其它产品难以替代的重要作用。世界上，美国、 德国、英国、法国等发达国家非常重视红外热成像技 术的研究与应用，把二代焦平面技术成功地应用于军 事和民用领域，对三代焦平面成像技术的研究也取得 了实质性进展。掌握世界上热成像技术的发展进程、 应用领域和发展趋势，有利于启发科学、合理的发展 思路，为热像仪的优化发展提供方向性的支持。
ｌ红外探测技术发展简史
红外线是英国天文学家赫胥耳（Ｈｅｒｓｃｈｅｌ Ｆ．Ｗ） 在做光谱的颜色含量试验时发现的，至今已有２００多 年的历史。而红外线的实际应用到２０世纪４０年代才 开始。探测器是热像仪的核心部件，热成像系统的发
收稿日期：２００６．０６．０７，修订日期：２００６．０７．２０． 作者简介：麦绿波，男，研究员，主要从事热像仪总体的优化
代器件必须少于２００元。英国人发明了Ｓ研ｔｅ探测器，
把光导ＨｇＣｄＴｅ技术和信号的时间延迟积分（ＴＤＩ） 合到单个延长的光导探测器单元点，从而提供了一代 半技术。６０年代后期，硅ＣＣＤ的发明使探测器上带 电信号读出电路的设想成为现实。早期估计只有像 ＩｎＳｂ、ＰｔＳｉ、ＨｇＣｄＴｅ这种光伏探测器和ＰｂＳｅ、ＰｂＳ 这样高阻抗光导器件和非本征硅探测器可实施焦平 面方案，因它们才具备Ｆ Ｅ Ｔ输入级互连所需的合适 阻抗。光导ＨｇＣｄＴｅ为低阻抗器件，不适合。７０～８０ 年代，ＨｇＣｄＴｅ几乎集中于光伏器件的发展，因大阵 列要求高阻抗和低功耗，以便与读出电路互连。焦平 面器件有带有ＴＤＩ线列扫描式和方形凝视结构。第一 代探测器主要是单元探测器和线列探测器，通常用采 用二维高速扫描捕获目标像。１９７８年第一个３２×３２ 元的Ｉｎｓｂ高性能焦平面成功演示。第二代探测器主 要是阵面芯片直接完成一些信号处理的焦平面探测 器，通常为带有读出电路的凝视或低速扫描阵列器 件。
２探测器的发展类型
红外探测器经过半个多世纪的探索与发展，已根 据应用需求和发展潜力，形成了许多新的探测器类型 和新的发展格局。红外探测器按工作机理可分为热探 测器和光子探测器。探测器的性能主要取决于工作物 质材料，按工作物质的材料分可分为半导体材料、超 导材料和超巨磁阻材料。半导体材料始于２０世纪５０
军民两个领域中的应用的方面及应用的特定要求，分析提出热像仪的发展趋势和发展要求。
关键词：焦平面；热像仪；发展；应用；综述
中图分类号：ＴＮ２１６
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１．８８９ｌ（２００６）０９－０４９６－０６
ｏｕｔｌｉｎｅ ｏｎ ＤｅＶｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＦＰＡ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｅｔｓ
万方数据
第２８卷第９期 ２００６年９月
红外技术 Ｉｎ触ｒｅｄ Ｔｅｃｌｌｌｌｏｌｏｇｙ
Ｖｂｌ．２８ Ｎｏ．９ Ｓ印．２００６
研究领域。双色器件特别适用于军事应用，比如利用 短波段可远距离探测导弹，较长波段则可辨别导弹和 光弹或其它对抗手段。
４热像仪的应用与需求
红外探测器应用于辐射探测、热成像、辐射温度 测量等方面，具有其它探测器所没有的特殊优点，目 前已广泛地应用于军事、准军事和民用等领域。军事
低成本、多用途
事
１１
危险物品监视
准军 相当低的成本、非制冷
事
挖
司法
准军 低成本、重量轻
事
Ｂ 火箭与喷气发动机 军民 小型化、低成本、非制
诊断
通用 冷
Ｈ
天文
民用 高灵敏度、低成本
坫
民用夜视
民用 低成本、高可靠性、非
常０冷、ＦＰＡ
硒
地球观测
民用 长寿命低温制冷器
＂
环境监测
民用 辐射探测精度高、重复
第２８卷第９期 ２００６年９月
红外技术 Ｉｎ触ｒｅｄ ＴｅｃｌｌＩｌｏｌｏｇｙ
Ｖｂｌ．２８ Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．２００６
＜综述与评论＞
焦平面热像仪的发展与应用综述
麦绿波
（北京理工大学，北京１０００８１）
摘要：简述了红外探测技术半个多世纪的发展历史，根据红外探测器的主要属性阐述红外探测器的分
类、特点及发展成果，介绍了国外发达国家焦平面探测器件的发展成就和发展趋势，归纳了热像仪在
４９８ 万方数据
年代，技术较为成熟。超导材料技术比较新，制备工 艺还不成熟。超巨磁阻材料是刚刚兴起。但超导和超 巨磁阻材料都有半导体材料所不具备的优势。红外半 导体材料有：锗（Ｇｅ）和硅（Ｓｉ）；化合物有：硫化镉
（ＣｄＳ）、硫化铅（ＰｂＳ）、硒化铅（ＰｂＳｅ）、锑化铟（ＩｎＳｂ）、 砷化铟（ＩｎＡｓ）；三元化合物有：铟镓砷（ＩｎＧａＡｓ）、 碲锡铅（Ｐｂ卜，Ｓｎ。Ｔｅ）、碲镉汞（Ｈ９１＿，Ｃｄ。Ｔｅ）。以上三 元化合物通过调整组分ｘ，可制成各种禁带宽度的半 导体材料，对不同波长的辐射敏感。碲镉汞材料有较 高的量子效率，工作温度较高且范围较宽，通过改变 Ｈｇ和Ｃｄ配比可调节响应波段，可工作在各光谱区域， 获得最佳性能。但碲镉汞的缺点是材料制备困难、晶 体的均匀性差（不利于制作大型焦平面阵列）、成品 率低（因而制做成本高）。相比之下ＰｔＳｉ（只能工作 在ＭＷＩＲ波段）焦平面响应的均匀性极好，有利于大 规模制作，可降低成本。但ＰｔＳｉ量子效率低，只有百 分之几，远低于碲镉汞和锑化铟。对ＨｇＣｄＴｅ（或ＭＣＴ） 掺入Ａｓ和Ｉｎ成为Ｐ型和Ｎ型半导体，将其结合做成 异质结构，可改善性能。成熟的ＧａＡｓ工艺使制作大 规模的量子阱光子探测器成为可能，但量子阱的结构 性质使暗电流太大，且载流子的寿命较短。半导体红 外探测器有工作在室温的热探测器。超导红外探测器 的探测率较高，其噪声远低于其他红外探测器，响应 波长范围大，工作频率在ＴＨｚ范围，多用于天文物理 研究、卫星拍照和大气压观测等。超导体红外探测仪 在工作机理上可分为三类：１）超导．绝缘．超导探测器； ２）热电子探测器；３）超导薄膜探测器。超导一绝缘． 超导属于光子型探测器，响应时间短。热电子红外探 测器属于热探测器，ｉ有低温超导和高温超导两类。超 巨磁电阻红外探测器是利用ＡＢ０３在磁场中电阻率发 生巨大的变化（１０６％）的特性。
４９７
第２８卷第９期 ２００６年９月
红外技术
Ｉｎ丘ａｒｅｄ Ｔｅｃｌｌｌｌｏｌｏｇｙ
、，０１．２８ Ｎｏ．９ Ｓ印．２００６
料的成熟，开始发展光伏探测器。同一时期，非本征 锗掺汞探测器的出现，产生了第一个使用制冷到２５ ｋ 的线列探测器，工作在长波红外谱段的前视红外系 统。６０～７０年代，发展了第一代本征ＨｇＣｄＴｅ光导探 测器线列，并批量生产１０多种。６０年代后期，被动 式红外夜视仪、卫星红外预警系统和各种红外传感器 相继投入使用。７０年代，开发了非本征硅器件，并在 长波段取代了非本征锗探测器。而锗掺汞仍是一种优 选产品。另外，掺杂锗探测器已将最外层杂质能级的
竺
用途
应用
产品要求特性
．了
领域
ｌ
红外搜索与跟踪
军事 大面积ＦＰＡ、高效图像
处理
２
军用前视红外系统 军事 ＦＰＡ
３
军用车辆
军事 小型化、重量轻
４
军用空间
５
导弹寻的头
６
战术导弹预警
７
无人飞机
８
枪瞄准具
９
海关与边境侦察
ｌｏ
禁毒
Ｓｎｎ 万方数据
军事
军事
军事
军事
军事
准军 事
准军 直
凝视ＦＰＡ、长寿命、低 温制冷 低成本凝视ＦＰＡ、轻型 部件 小型化、凝视ＦＰＡ、高 可靠性 小型化、重量轻、非制 冷 小型化、重量轻、非制 冷 低成本
长波响应扩展了一倍，从１２０岬延伸到２００岫。利
用硅工艺还研制了新颖的铂化硅（ＰｔＳｉ）探测器。 从６０～７０年代间，ＨｇＣｄＴｅ合金探测器与Ⅳ一Ⅵ
族合金器件（Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）展开了激烈的竞 争，Ⅳ一Ⅵ族合金探测器存在着两个弱点：高介电常 数导致的高二极管电阻，限制了高频响应（对扫描而 言）；大的膨胀系数，限制了与硅多路传输器之间的 混成结构。这些弱点使美国停止了这类探测器的发 展。第一代探测器的每一元探测器都有一根独立的信 号引线，引线必须通过杜瓦瓶壁，该结构限制了第一
５岫的硒化铅（ＰｂＳｅ）、碲化铅（ＰｂＴｅ）、锑化铟（ＩｎＳｂ）
等探测器新材料，它们的响应波长都超过了ＰｂＳ。同 时，参杂铜、锌、金的非本征锗材料的响应达到８～
１４岫和１４～３０¨ｍ长波大气窗。５０年代中期，高灵
敏硫化铅红外探测器的出现，使红外制导的空对空导 弹得以研制成功。５０年代末，首次出现了ＩＩＩ—Ｖ，Ⅳ 一Ⅵ，ＩＩ一Ⅵ族半导体合金材料。这种合金允许半导 体的禁带宽度所对应的光谱响应可以调整。１９５９年英 国人提出碲镉汞材料（ＨｇＣｄＴｅ），现已成为可调禁带 宽度广泛使用的材料。６０年代初，光刻技术的发展， 促进了线列和面阵列探测器发展。线列探测器技术首 先用于ＰｂＳ、ＰｂＳｅ和ＩｎＳｂ探测器。随着单晶ＩｎＳｂ材
劬ｉｔｓ ａＩｌｄ仃ｅｎｄｓ ｏｆ ｔｌｌｅ ａｂｒｏａｄ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｃｏ蛐ｔｒｉｅｓ ｗｅｒｅ ｉｎ仃ｏｄｕｃｅｄ． Ｔ１１ｅ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａＩｌｄ ｓｐｅｃｉａｌ ｒｅｑｕｅｓｔｓ
ｍｅｍａｌ ｏｆ
ｉｍａｇｉｎｇ ｓｅｔｓ ｉｎ ｍｉｌｉｔ锄ｙ ａｎｄ ｃｉＶｉｌｉａｌｌ ａｒｅａｓ ｗｅｒｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ．Ｔｈｅ ｄｅＶｅｌｏｐｍｅｍ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｒｅｑｕｅｓｔｓ
发展研究。
万方数据
展几乎是伴随着探测器的发展而发展的。早期的探测 器是单元的。二次大战期间，德国开始研究硫化铅 （ＰｂＳ）探测器，并在战争中进行多种应用。美国于 １９４０年集中研究硫化铊（Ｔ１２Ｓ）探测器，后转向硫化 铅探测器研究，因ＰｂＳ具有更长的光谱响应和更高的 性能。二战期间，法国人和美国人首先使用了主动夜 视仪和红外通讯，并获得显著成效后，引起了各国的 重视。４０年代后期和５０年代，发展了大气窗口为３～