突破红外成像与测温核心技术，探索红外技术新兴应用
2021-07-08 21:23:59   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

随着大众对红外探测器和红外传感器认识的逐渐深入，行业内外从业人员的需求也逐渐由对探测器本身的探索，拓展到对其应用产品的多元化的探索。因此，继2020年红外测温产品爆红之后，红外测温产品识别是否足够精准，如何将红外测温产品贴合应用场景，红外热成像产品在“多维感知”怎样拓展用例等诸多问题涌现至大家面前。为促进红外产业链上下游人员“共同成长”，以及推动红外应用“百花齐放”，由麦姆斯咨询主办，上海传感信息科技有限公司和华强电子网协办的《第33期“见微知著”培训课程：红外成像与测温核心技术》，于2021年5月28日至5月30日在无锡圆满举办！

《第33期“见微知著”培训课程：红外成像与测温核心技术》学员合影留念

红外探测器核心技术全面国产化，丰富的应用场景催生市场格局新变化

培训第一天上午，由浙江大立科技股份有限公司副总经理姜利军为学员带来了为期半天的《红外探测、成像及测温技术综述》课程，为期后续课程打下了坚实的基础。姜利军老师从对热成像应用三个“大气窗口”的介绍入手，为学员们解析了红外波段分类的原理、常用波段的红外探测器，以及大众对红外辐射的错误认知。随后，通过对发射率、黑体、红外辐射物理效应等关键指标的分析，逐步引出了红外探测器分类和技术路线的分析。在对非制冷红外探测器设计要点的讲解中，姜利军老师重点分析了像元间距、响应率以及噪声等效温差（NETD）等几个关键性能指标。接着，对国内外红外探测器的发展情况、非晶硅和氧化钒探测器的发展水平做了详细的分析。姜利军老师表示，红外探测器产品代间的主要技术挑战在于像元尺寸缩小对性能的挑战、NETD和时间常数等关键指标的保证、以及生产工艺的挑战。在对近年来出现的新型红外探测器进行分析后，姜利军老师又对非均匀矫正、图像降噪、图像增强等典型红外图像处理技术做了剖析，同时也对红外热成像测温的影响因素做了分析。课程最后，姜利军老师还对红外探测器的主要市场及典型产品做了介绍。姜利军老师最后总结道，未来5~10年是红外市场爆发性增长的阶段，新应用和市场规模快速拓展，应用层面红外技术在安防/消费电子/人工智能等领域全面渗透，红外探测器中技术进步的角逐逐渐放缓，但市场、价格的竞争愈加剧烈。

浙江大立科技股份有限公司副总经理姜利军的授课风采

培训第一天下午，由上海巨哥科技股份有限公司总经理沈憧棐为大家讲解了《微测辐射热计探测器及其应用》课程。沈憧棐老师在红外成像精确测温、低成本红外探测器等方向上具有众多前瞻性的研发成果和丰富的行业应用经验。沈憧棐老师将课程分为“红外非制冷技术原理”与“红外成像系统及应用”两部分。在“红外非制冷技术原理”的讲解中，沈憧棐老师首先简单介绍了微测辐射热计的工作原理和分类。随后，在对各类微测辐射热计的性能指标进行阐述时，沈憧棐老师详细分析了评估探测器性能的NETD、响应时间常数、测温动态范围、阵列响应一致性以及温度稳定性等主要参数。接着，沈憧棐老师剖析了氧化钒与非晶硅微测辐射热计的加工工艺，并总结道：探测器的最终性能是由读出电路、MEMS电阻结构和真空封装等多因素共同决定。在“红外成像系统及应用”的讲解中，沈憧棐老师首先对非制冷型微测辐射热计的国内外供应商进行了梳理，同时介绍了红外探测器技术未来的发展方向。沈憧棐老师详细讲解了成像型热像仪与测温型热像仪二者的优势及特点，并且分析了二者在消费类、工业类、汽车以及医学研究等领域的应用实例。课程最后，沈憧棐老师根据近些年的市场发展情况，预判了红外热成像市场份发展趋势。巨哥科技在红外测温成像仪方面有着研究深入，因此沈憧棐老师与大家重点分享了红外热像仪测温准确性把控方面的独特见解。

上海巨哥科技股份有限公司总经理沈憧棐的授课风采

培训第二天上午，由最受学员喜爱和关注的武汉高德红外股份有限公司探测器中心副主任周文洪讲授了《碲镉汞探测器及其应用》与《Ⅱ类超晶格探测器及其应用》两门课程。在碲镉汞探测器的讲授中，周文洪老师在简单介绍红外成像特点、热探测器与光子探测器的特点后，重点讲解了碲镉汞、量子阱、锑化铟和Ⅱ类超晶格等制冷探测器的材料选择。接着，对碲镉汞的材料特点和制备技术进行了详细剖析，周文洪老师表示综合碲镉汞材料相应光谱宽、量子效率高等特点，是目前综合性能最优的红外敏感材料。接着，周老师表示，目前国内制造碲镉汞探测器的公司，通常涉及从外延到探测器设计、制造，再到后道封装测试的全垂直产业链，因此课程内容也将碲镉汞探测器所涉及的碲锌镉衬底的制备、薄膜材料的选择、外延技术、碲镉汞芯片工艺及关键技术、倒装焊接技术以及读出电路设计都囊括在内。接着，周文洪老师与大家分享了碲镉汞探测器在制造和测试环节经常出现的问题及解决方案。最后，通过对碲镉汞探测器工艺发展、全球市场以及主要应用的分析，为学员完整地呈现出光子探测器主力军的全貌。在对Ⅱ类超晶格探测器的讲解中，周文洪老师首先表示，更大面阵规模、更小像元尺寸、更高工作温度以及多色化应用是制冷红外探测器发展方向。而从提升性能和、降低成本而引出了超晶格材料及超晶格红外探测器的优势。随后，周文洪老师对锑化物Ⅱ类超晶格红外探测器的制造工艺的技术难点进行了阐述，如高质量材料分子束外延、低损伤刻蚀技术、器件表面钝化技术、衬底去除技术以及提高可靠性等。针对这些问题，周文洪老师细致地给出了合理的解决方案，并且通过提问及与学员交流，为大家启发了更多解决问题的方法。接着，周文洪老师又对各家红外国际巨头的研究进展进行了分析，帮大家理出了目前锑化物超晶格探测器的技术发展情况及产业现状。课程最后，周文洪老师在Ⅱ类超晶格探测器与碲镉汞的对比中表示：Ⅱ类超晶格材料具备高质量、高均匀性和稳定性，是碲镉汞技术具有吸引力的替代品。

武汉高德红外股份有限公司探测器中心副主任周文洪的授课风采

第二天下午，由华中科技大学副教授易飞讲授《光学超构材料红外探测器及其应用》和《红外成像超透镜及其应用》两门课程。课程伊始，易飞老师从红外热像仪和可见光相机系统的角度入手，为大家分析了光学镜头和探测器两个关键部分，并且预测：未来探测器成像系统的趋势为“超透镜+超材料探测器”，继而引入本次课程的两个主角。随后，易飞老师结合光学理论、研究趋势以及对基本理论的深层解构，对超材料和超透镜都会涉及的微纳光学、等离激元光学等基础概念进行了解析。在剖析人工微纳结构光学相关内容后，易飞老师详解了超构材料的结构、制备工艺以及在热探测器中的应用。接着，易飞老师通过自己的研究，剖析了光学天线、片上光波导、电磁天线阵列以及超构材料 + 红外探测芯片；同时还利用华中科技大学在研项目，着重分享了超构材料探测器目前的热门应用——光谱探测，以及光的偏振态探测和光在界面处的反射与折射的超构材料探测器的关键技术点。易飞老师表示：超构材料集成式多参量探测器件解决了依赖分立光学元件实现气体选择的痛点。在对红外成像超透镜的讲解中，易飞老师首先从窄带探测器 + 超构透镜的案例入手，引入了超过透镜的强大功能。接着对超构材料光学-双负材料的实现、超构表面光学的基础知识做了分析和介绍。在对二元光学的讲解中，易飞老师表示，红外系统是二元光学元件最成功的应用之一，DOE也是其中的成功应用。易飞老师感叹道：超表面透镜用于成像探测是近几年才开始兴起的研究方向，长波红外研究工作相对较少。这不仅是对近年来研究的总结，更是一种新领域探索的启发！课程最后，易飞老师介绍了用超透镜替代光学系统中的折射透镜，体现出超透镜轻薄、大规模晶圆级加工、比拟衍射极限的聚焦能力以及实现红外成像等诸多优势。易飞老师的课程内容知识容量丰富，更与大家分享了许多获取前沿信息的平台，为大将提供了课下持续成长的途径。

华中科技大学副教授易飞老师的授课风采

中国科学院微电子所研究员毛海央在第三天上午第一节课讲授了《热电堆探测器及其应用》。毛海央老师长期从事MEMS红外传感器、湿度传感器、皮拉尼计、生化传感器等的研发工作，她所在的江苏创芯海微科技有限公司现有主营产品MEMS热电堆红外传感器、非接触测温模组、智能测温仪等。毛海央老师的课程从介绍红外探测的基础知识引入，对热电堆探测器的塞贝克效应工作原理以及热电偶串联成的热电堆做了解析。随后，毛海央老师在剖析热电堆材料的选择后，对热电堆探测器设计、制造、封装和测试的主要问题和解决方法进行详细介绍。基于CMOS-MEMS热电堆器件构造是热电堆探测器的重点剖析对象，另外，毛海央老师对响应率、探测率以及响应时间等热电堆探测器的基本参数也做了深度分析。在对热电堆探测器涉及方案和加工工艺讲解中，毛海央老师分享了不少自己的实际工作的经验，并表示背面工艺技术的热电堆器件成品率更高。毛海央老师表示，非制冷探测器的成本和体积等是限制其应用的关键因素，而封装成本占了整个探测器研发成本超过50%的比重。针对2020年热电堆的“火爆”，毛海央老师坦言，MEMS热电堆红外传感器的市场容量大，但一直被国外企业垄断，国产化替代进程缓慢；而新材料、新结构、新机理的MEMS热电堆传感器是探索该行业发展的好思路。随后，毛海央老师又详细介绍了原位集成纳米结构的MEMS热电堆红外传感器。课程最后，毛海央老师讲解了热电堆探测器的测温模组设计以及目前热电堆探测器的热门应用，并且基于自己多年深耕红外气体领域的经验，讲解了热电堆红外气体传感器的工作原理及核心技术。

中国科学院微电子所研究员毛海央老师的授课风采

第三天上午第二节课由有研科技集团有限公司主任研究员明安杰讲授《热释电探测器及其应用》。明安杰老师目前主要从事红外探测、气敏传感、残留检测拉曼芯片研究孵化，并参加了多项热释电探测器方面的重点项目。明安杰老师在对热释电基础概念进行简单介绍后，首先解析了压电效应、热释电效应以及铁电效应的关系，接着重点为解析了单晶材料、高分子有机物及复合材料、金属氧化物陶瓷及薄膜材料等典型的热释电材料体系。响应率、噪声、比探测率和响应时间等热释电探测器的主要性能指标是明安杰老师的重点分析对象。通过对多种热释电探测器内部结构的剖析，让学员全方位的认识到热释电探测器结构和工作原理。明安杰老师这里特别提醒：升温和降温都可以是热释电效应产生电信号。针对热释电探测器制备的关键技术，明安杰老师介绍了主要包含内容：高性能热释电材料薄膜化、硅基结构背腔无损释放、高吸收率吸收材料以及匹配电路设计。随后，明安杰老师通过对热释电探测器国内外供应商的介绍及产品分析，为学员总结出了热释电传感器的全球供应商图谱。课程最后，明安杰老师辅以实际使用用例，对热释电探测器在人体探测、火灾预警、工业及医疗等领域的应用做了形象地剖析。

有研科技集团有限公司主任研究员明安杰老师 & 苏州纳芯微电子股份有限公司信号调理产品线市场总监叶建的授课风采

第三天下午，由苏州纳芯微电子股份有限公司信号调理产品线市场总监叶健为大家带来了《红外热电堆温度传感器校准技术》和《红外热释电运动传感器信号调理技术》两门课程。想要深度学习红外探测器技术，了解红外探测器的后续电路校准和信号调理也是非常重要一环，叶健老师从事信号处理方面的电路应用和产品定义方向工作十余年，在该领域拥有独特的经验和见解。叶健老师通过对热电堆探测器和热释电探测器的原理及产品标准和规范入手，为学员分析了其中需要达标的关键指标，以及指标背后所涉及的测量误差，从而引出了需要信号校准的指标和方法。叶健老师凭借自己先后在西门子、亚德诺半导体等业内龙企业的丰富经验，为大家带来了一堂充满干货同时趣味十足的精彩课程，课程中，叶健老师对多个热电堆电路及热释电电路的样例进行了深度剖析，让大家从多角度学习并理解了电路校准和调理的基本方法和关键指标，让大家收获颇丰。

课堂中学员们认真提问、深入探讨

至此，麦姆斯咨询举办的《第33期“见微知著”培训课程：红外成像与测温核心技术》圆满结束！红外探测器主题课程麦姆斯咨询已连续举办了三年，已帮助从业者逐渐从初始的了解红外探测器技术概念，拓展到深入理解技术核心，再拓宽至应用领域的挖掘和业务眼界的拓展等方面。通过优质讲师所传授的干货，学员们在加深理解红外产业的同时，已深刻体验到红外技术正在全面渗透的安防、消费电子以及人工智能等领域。麦姆斯咨询通过坚持不懈地提供专业课程，正在为红外行业的多元化发展贡献出自己的力量。