紅外與微光技術(shù)

前言

　　從20世紀(jì)80年代歷時(shí)至今的二十多年來，信息電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展令人矚目。以無線通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為代表的現(xiàn)代信息電子科技極大地促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展，并深刻地改變了人類生活。如今，信息電子技術(shù)不僅自身已蓬勃發(fā)展為強(qiáng)大的新興產(chǎn)業(yè)，它對各傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)在技術(shù)進(jìn)步上的促進(jìn)也是有目共睹的。而在國防建設(shè)和軍事技術(shù)的發(fā)展中，信息電子技術(shù)的重要性更為突出，因?yàn)楝F(xiàn)代化戰(zhàn)爭最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是信息的獲取、控制與對抗等電子技術(shù)的較量?！　≌?yàn)檠该桶l(fā)展的信息電子技術(shù)對當(dāng)今社會發(fā)展具有如此重要的意義，因此，國內(nèi)各高校都極其重視信息電子類相關(guān)學(xué)科的發(fā)展、相關(guān)專業(yè)的成長和相關(guān)專業(yè)教學(xué)水平的提高。而在這一巨大的努力和付出中，研究生教育質(zhì)量的提升和研究生教材建設(shè)則是至關(guān)重要的一環(huán)?！　‰娮涌萍即髮W(xué)正是基于上述認(rèn)識，近年來加大了電子信息類教材建設(shè)的力度。我校的學(xué)科專業(yè)涵蓋了從電子材料、電子器件、電路、信號、控制直到各種電子系統(tǒng)的較為完整的電子信息領(lǐng)域，學(xué)校極為重視國內(nèi)外研究生課程的設(shè)置和教材內(nèi)容的比較研究，并建立了專項(xiàng)基金，用于資助具有一定學(xué)術(shù)水平的研究生教材的編寫與出版?！　‘?dāng)然，教材建設(shè)也是一項(xiàng)學(xué)術(shù)性很強(qiáng)的工作。研究生教材既要體現(xiàn)理論上的基礎(chǔ)性和系統(tǒng)性，又要盡可能地反映本領(lǐng)域研究的最新成果和進(jìn)展，要求較高。另一方面，高校的骨干師資力量大多既要承擔(dān)繁重的科研工作，又要承擔(dān)大量的教學(xué)任務(wù)，加之各位教授的專業(yè)背景不同，教材的最終質(zhì)量和使用效果仍需通過實(shí)踐去檢驗(yàn)。因此，我們誠懇希望使用這些教材的各個(gè)院校的廣大師生直言批評，不吝指正，使我校的教材建設(shè)能夠越做越好。

內(nèi)容概要

　　本書以紅外技術(shù)和微光技術(shù)為主要內(nèi)容。第1、2章分別介紹相關(guān)基礎(chǔ)理論和紅外輻射源；第3章是《紅外與微光技術(shù)》的重點(diǎn)，介紹紅外探測器；第4章介紹熱像技術(shù)，主要討論非制冷紅外焦平面器件；第5、6、7章分別介紹紅外圖像信號的水平集(levelset)處理、紅外圖像融合處理技術(shù)及紅外器件的制冷技術(shù)；第8章介紹化學(xué)腐蝕區(qū)熱場的實(shí)時(shí)檢測、激光微細(xì)加工中微小曝光區(qū)溫度或溫度分布的實(shí)時(shí)監(jiān)測、紅外制導(dǎo)、紅外激光制導(dǎo)、紅外末敏制導(dǎo)、紅外夜視、紅外對抗、紅外診斷、設(shè)備故障檢測、建筑的屋面滲漏與氣密性檢測、災(zāi)難預(yù)警與觀測等紅外技術(shù)在民用、軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用；第9章介紹微光技術(shù)及其應(yīng)用?！　”緯勺鳛楣鈱W(xué)工程、電子科學(xué)與技術(shù)、自動(dòng)控制、通信、交通、能源、國防、醫(yī)療環(huán)境等專業(yè)或領(lǐng)域研究生或高年級本科生的教學(xué)參考用書，也可以作為相關(guān)科技人員的參考讀物。

書籍目錄

第一章 基礎(chǔ)理論　1.1 電磁波譜與紅外輻射　1.2 紅外輻射理論　1.3 黑體輻射的簡易計(jì)算　1.4 紅外傳輸理論　1.5 紅外與微光探測理論　1.6 噪聲理論　習(xí)題　參考文獻(xiàn)第二章 紅外輻射源　2.1 自然紅外輻射源　2.2 實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)用輻射源　2.3 飛行體與運(yùn)載工具　2.4 紅外激光源　2.5 紅外發(fā)光二極管　習(xí)題　參考文獻(xiàn)第三章 紅外探測器　3.1 紅外探測器的發(fā)展概述　3.2 紅外探測器的性能參數(shù)　3.3 典型的光子紅外探測器　3.4 新型紅外探測器件與技術(shù)　習(xí)題　參考文獻(xiàn)第四章 熱像技術(shù)　4.1 概述　4.2 熱探測器的基本工作原理　4.3 幾種常見的熱探測器　4.4 熱探測器器件及熱像儀性能分析與比較　4.5 發(fā)展趨勢　習(xí)題　參考文獻(xiàn)第五章 IR圖像處理的水平集方法和數(shù)值計(jì)算　5.1 水平集方法　5.2 數(shù)值計(jì)算　5.3 符號距離函數(shù)的生成　　5.4 基于Mumford-Shah模型的水平集方法　5.5 C-V模型在紅外圖像處理中的應(yīng)用　參考文獻(xiàn)第六章 紅外圖像融合處理　6.1 圖像融合的基本概念　6.2 可見光與紅外圖像的融合　6.3 紅外中、長波段圖像的融合　……第七章 制冷技術(shù)第八章 紅外技術(shù)用用第九章 微光技術(shù)與應(yīng)用參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　半導(dǎo)體光限幅的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單，對應(yīng)紅外探測器的“窗口”，對紅外探測器的防護(hù)具有重要意義，特別適用于激光的防護(hù)。早在1969年，Ralston J w等人就研究了半導(dǎo)體材料的雙光子吸收光限幅特性。但半導(dǎo)體材料的損傷閾值較低，限制了器件的動(dòng)態(tài)范圍，為了提高器件的動(dòng)態(tài)范圍，1986年，Van Stryland E w等人研究了厚樣品的光限幅特性，擴(kuò)大了半導(dǎo)體材料的光限幅器的動(dòng)態(tài)范圍。1988年，Steier w H研究了半導(dǎo)體CdTe在紅外波段的功率限幅效應(yīng)?！　‰S著有機(jī)分子設(shè)計(jì)與合成技術(shù)的發(fā)展，有機(jī)分子結(jié)構(gòu)的可裁剪性使人們可以根據(jù)光限幅的要求有目的地設(shè)計(jì)、合成出具有大雙光子吸收截面的有機(jī)材料。有機(jī)雙光子吸收材料也開始應(yīng)用于光限幅領(lǐng)域，能有效實(shí)現(xiàn)強(qiáng)激光防護(hù)。　　2）雙光子熒光顯微術(shù)　　雙光子熒光顯微鏡是結(jié)合了激光掃描共焦顯微鏡和雙光子激發(fā)技術(shù)的一種新技術(shù)。雙光子熒光顯微鏡有很多優(yōu)點(diǎn)：①長波長的光比短波長的光受散射影響較小容易穿透標(biāo)本；②焦平面外的熒光分子不被激發(fā)，使較多的激發(fā)光可以到達(dá)焦平面，并可以穿透更深的標(biāo)本；③長波長的近紅外光比短波長的光對細(xì)胞毒性??；④使用雙光子顯微鏡觀察標(biāo)本時(shí)，只有在焦平面上才有光漂白和光毒性等；⑤用可見區(qū)的光學(xué)元件，可獲得紫外光區(qū)的衍射極限分辨率，降低了光學(xué)元件在紫外光區(qū)的色散。所以雙光子顯微鏡比單光子顯微鏡更適合用來觀察厚標(biāo)本和活細(xì)胞及進(jìn)行定點(diǎn)光漂白實(shí)驗(yàn)。　　在雙光子熒光顯微鏡的基礎(chǔ)上，又出現(xiàn)了結(jié)合多光子熒光技術(shù)的多光子共多光子的吸收現(xiàn)象是只發(fā)生在聚焦焦點(diǎn)處，不需要共焦孔徑光闌濾光，從而大大提高成像亮度和信噪比。在傳統(tǒng)激光共焦顯微鏡中，光通過處的所有樣品都被激發(fā)，所以必須用孔徑光闌來選取焦點(diǎn)處樣品發(fā)出的熒光?？讖焦怅@不僅遮擋了焦點(diǎn)以外樣品發(fā)出的熒光，而且也遮擋了焦點(diǎn)處散射和漫反射的熒光。在多光子激發(fā)中，焦點(diǎn)處發(fā)出的所有熒光，包括散射和漫反射的熒光都可以被收集并探測到。并且由于多光子實(shí)驗(yàn)所用的激發(fā)光的波長較長，激發(fā)光的散射損失很小，軸向分辨率更高，樣品的穿透能力更強(qiáng)。隨著更多新技術(shù)的采用，激光掃描共聚焦顯微鏡將會在越來越多的領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用?！　?006年和2007年，英國和美國先后利用雙光子掃描激光顯微技術(shù)對啤酒酵母的單個(gè)細(xì)胞和細(xì)胞群的代謝過程進(jìn)行三維成像，從而對酵母的呼吸共振進(jìn)行研究［85，86］。2007年，日本利用多光子顯微技術(shù)和熒光分子傳感器對大腦進(jìn)行研究［87］，以期利用高空問時(shí)間分辨率的高速成像技術(shù)和超快的高選擇性分子傳感器，在生理環(huán)境中直接探測分子目標(biāo)，以便能直接證明大腦組織的主要生物化學(xué)路徑，發(fā)現(xiàn)大腦病理的關(guān)鍵步驟。

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