论自制红外传感器的可能

想研究一下红外热成像的原理,了解到目前主要有两种热成像的技术,一是氧化钒(VOx),二是多晶硅,这两种技术都是高科技,对大部分国家都禁运的军事技术。


所以说对于普通人来说,自制VOx类的传感器就别想了,多晶体硅也别想了,除非你有大型微电子材料实验室的仪器设备。


我转而把目光投入到另外一种材料,过去被响尾蛇导弹采用的硫化铅(PbS)上面。


按照网上的说法:

硫化铅是一种重要的窄禁带半导体材料,在室温时,其能带间隙约为0.4eV,波尔激子半径则为相对较大的18nm。硫化铅对于红外辐射很敏感,非常适合应用于红外探测;同时,硫化铅也在二极管激光器、太阳能电池等领域有广泛的应用。


实际上获取材料不是难事,色谱纯的硫化铅也可以买到,,但是问题的难度在于我们获得的硫化铅都是粉末材料,如何让它生长到玻璃基板上并连接电极呢。

这让我想起十年前的光敏电阻,那时的光敏电阻长似乎也是这种材料的,看上去不想是单晶纯的,而是用某种胶结合的,工艺比较简单

 如果找到合适的方法,能够自己制作光敏电阻,再制作四像限的探测器,最后扩展到CCD也不是没有可能呢。

当然国家没有继续使用PbS 做热成像,应该是PbS有自己的缺点,但不管如何,业余研究应该是个不错的方向



来自 电子技术
2019-4-22 09:18:06
1楼

请先多做点背景调查,VOX和多晶硅对中国都不禁运。

am硅比如ulis的pico640 pico384,卖了好几年了,不需要任何手续就能进口。

VOX的tau2,也卖了好多年了。

国产的vox产品,比如艾睿的t3s,性能上已经遥遥领先ulis的多晶硅,也明显比flir的非制冷tau2好。


InSb和MCT由于配套设备的成本没有向民间普及,然而国产电科x所也抄得有模有样。

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smith(作者)
2楼
引用:RodTech 发表于1 楼的内容:
请先多做点背景调查,VOX和多晶硅对中国都不禁运。am硅比如ulis的pico640 pico384.....

小型的传感器阵列没有禁运,大型的也应该只是钱的问题。就像最近某军武圈子搞到了美国最新的热融合夜视仪一样。

但是这个不是本文讨论的重点,主要是想讨论一下有没有自制硫化铅红外传感器的可能。还有涉及到的工艺,这个就像自己

在家熬硝糖火箭一样,肯定比不过国家火箭但是一种追求。另外想请教以下为什么PbS系列的红外传感器没有像热成像发展了,

工艺难完成还是敏感的波段不同?

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3楼
引用:smith 发表于2 楼的内容:
小型的传感器阵列没有禁运,大型的也应该只是钱的问题。就像最近某军武圈子搞到了美国最新的热融合夜视仪一.....

某20型热融合主要是夜视禁运,其他毫无技术含量。。。也不算最近搞到,三四年前就有了,他的热成像性能,还不如几千块钱的seek compact pro,那就是拿来辅助的,主要还是夜视。


pbs早就不研发了,现在是insb和mct的年代,因为pbs做不间距小的阵列,需要用扫描镜配合点/线阵,那是上世纪80年代的事情,同时NETD也不好。


diy的话 首先解决液氮或斯特林制冷机的问题。。。然后买个现行售价4700rmb的艾睿t3s感受一下还有没有diy的必要。。。

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smith(作者)
4楼
引用:RodTech 发表于3 楼的内容:
某20型热融合主要是夜视禁运,其他毫无技术含量。。。也不算最近搞到,三四年前就有了,他的热成像性能,.....

原来是这样,谢谢科普,搜了一下艾睿t3s,确实有点厉害的。

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5楼

据我的经验,想自制热成像传感器基本上不可能。无尘间,真空度这两个就挺有挑战性的。更不用说光刻了

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6楼

除非有办法做成阵列,不然不如直接买个这个

 

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7楼

改变一下思路,如果对动态实时更新要求不高的话,搞个二维振镜加一个红外线感应头,反向使用振镜,做扫描成像,化空间为时间。

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smith(作者)
8楼
引用:量子隧道 发表于7 楼的内容:
改变一下思路,如果对动态实时更新要求不高的话,搞个二维振镜加一个红外线感应头,反向使用振镜,做扫描成.....

按照楼上的说法以前确实有用扫描镜配合点/线阵的技术,另外我读书的时候隐隐约约好像也听说过CCD线阵,但没有见过实物甚至插图

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9楼

@RodTech艾睿的e3在玩狗圈认可度很高,不过都是高端人士配置

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10楼

@RodTech 艾睿T3s通过什么渠道买能拿到4700的价呀?另外T3s与T3pro区别只有测温精度不同吗?

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11楼
引用:刺刀尖 发表于9 楼的内容:
@RodTech艾睿的e3在玩狗圈认可度很高,不过都是高端人士配置

e6+都算入门吧。。。。

插手机的t3s的性能非常满意,比thermApp噪点小不少

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12楼
引用:qiuzheru 发表于10 楼的内容:
@RodTech 艾睿T3s通过什么渠道买能拿到4700的价呀?另外T3s与T3pro区别.....

国产玩具哪来的渠道,闲鱼上随便拍就是了,很多都是官方代理在挂的咸鱼。

区别网上有,可以查的到,pro对应就是flir的radiometric选件。

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13楼

一个像素也可以做热成像的,就是稍微有点麻烦,要机械扫描。响尾蛇导弹是用的编码盘,只能确认来光方向,不能成像。

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2019-4-23 03:22:25
14楼

红外的DIY一个玩具应该不难,做高精度光一个制冷就费力了

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15楼

现在玩具已经可以达到惊人效果了

 

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16楼

不知是否可以用普通摄像头把红外截止镜片换成可见光截止镜片,然后加装一个激光测温模块,,通过算出摄像头拍摄到的激光温度传感器对应的像素点的亮度和温度传感器温度数据的比值推算出摄像头其他像素点亮度所对应的温度,然后转换成彩色的温度分布图片

貌似只要cmos在过滤了可见光后采集的亮度和温度成正比就可行,虽然精度不高,但是造价便宜,也可以通过加入更多的激光温度传感器来矫正温度,更加精确

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17楼


@RodTech

图片中黄色圈圈是什么?

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2019-4-24 10:35:30
18楼
引用:xljxlj 发表于16 楼的内容:
不知是否可以用普通摄像头把红外截止镜片换成可见光截止镜片,然后加装一个激光测温模块,,通过算出摄像头.....

cmos能响应的红外和热成像的红外波长差了好远

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19楼
引用:radio 发表于18 楼的内容:
cmos能响应的红外和热成像的红外波长差了好远

波长问题最后会变成温度问题。按cmos的特性,600度以上就能看到了(


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2019-4-25 00:08:59
20楼
引用:Sion 发表于19 楼的内容:
波长问题最后会变成温度问题。按cmos的特性,600度以上就能看到了(

 不限温度那完全没必要拆滤光片嘛

[修改于 6 个月前 - 2019-04-25 00:09:33]

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smith(作者)
21楼
引用:radio 发表于20 楼的内容:
 不限温度那完全没必要拆滤光片嘛

这张图如果用肉眼看是看不到发光的吗?

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22楼
引用:radio 发表于20 楼的内容:
 不限温度那完全没必要拆滤光片嘛

“你的板子在发光”

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23楼
引用:smith 发表于21 楼的内容:
这张图如果用肉眼看是看不到发光的吗?

显然能看到2333

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24楼
引用:radio 发表于20 楼的内容:
 不限温度那完全没必要拆滤光片嘛

换成合适直径的石墨棒效果更佳

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2019-4-27 16:01:51
2019-4-27 16:01:51
smith(作者)
25楼

 

 

试了一下把铅片和硫磺放到铁坩埚里面加以强热,得到了一种海绵状的硫化铅,测试是可以导电的,但是估计掺杂太多,使用光和热源照射都电阻值没有明显的变化,不具备实用性,另外查到了老式硫化铅电阻似乎是通过真空烧结的方法,烧结出来的

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26楼

借楼问一下为什么现有的大多数热成像设备反而不支持高温,按说高温比低温更好测量才对。是由于传感器响应波段较窄吗?@RodTech

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2019-4-28 11:38:15
smith(作者)
27楼

查到一篇关于湿法制作硫化铅薄膜的论文,合成环境还不算太苛刻,测试结果也是对红外敏感的

20100917032600909.pdf379k37次下载

 

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28楼
引用:qwe 发表于26 楼的内容:
借楼问一下为什么现有的大多数热成像设备反而不支持高温,按说高温比低温更好测量才对。是由于传感器响应波.....

红热的高温要3-5um的热成像才能测准,在10um那发射率太乱而且区别不明显了要加滤镜才能勉强用,再高温可见光测的更准..

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29楼

@RodTech 所以是不是可以把普通摄像头的图片经过适当处理之后变成一幅热成像图?现在有没有相关软件?实现难度大吗?

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30楼
引用:154454496 发表于29 楼的内容:
@ RodTech 所以是不是可以把普通摄像头的图片经过适当处理之后变成一幅热成像图?现在有没有相关.....

这个“所以”是怎么想出来的

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2019-7-18 09:19:33
2019-7-18 09:19:33
smith(作者)
31楼
引用 RodTech 发表于 15 楼的内容:
现在玩具已经可以达到惊人效果了 

查看这张图片的信息是1,920px × 2,076px, T3s的探测器是384 * 288的,如何拍出这么大一张图的,是类是全景的拍摄技术吗。另外现在热成像图像优化主要有些什么算法呢

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32楼
引用 smith 发表于 31 楼的内容:
查看这张图片的信息是1,920px × 2,076px, T3s的探测器是384 * 288的,如何.....

我从来就没说过这是t3s拍的。。。那种玩具我没有兴趣。。


图像算法一大堆论文,flir官方也有介绍,应该先查一查。。。早年传感器不行,算法不激进,现在传感器噪声低了,各种算法都出来了。主要的问题是直方图太分散,很多独立的尖峰。

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