本實用新型專利技術公開了一種多光束激光誘導紅外輻射成像裝置，包括依次設置的激光器、衍射分光裝置、激光光束調制裝置、激光聚焦透鏡、紅外輻射波收集裝置、紅外濾光裝置和紅外探測器。本實用新型專利技術利用單紅外探測器直接獲得二維的光熱紅外輻射圖像，成像速度較傳統的逐點掃描成像方法大大提高，而且這種成像裝置也不需要像傳統的二維成像技術那樣采用紅外照相機，這也降低了系統的復雜程度，節約了成本。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及多光束激光誘導紅外輻射成像領域，具體是ー種利用衍射分光裝置分光的紅外輻射成像裝置。
技術介紹
光熱福射測量(Photothermal radiometry)技術是測量樣品在激光照射下產生的紅外輻射波的一種無損檢測技木。光熱輻射技術的基本原理是一束經過調制的激光束入射到樣品的表面，樣品吸收激光束的能量后會引起局部溫度變化，從而引起樣品的紅外熱輻射的變化。因激光照射而引起的紅外熱輻射與樣品的吸收系數、熱擴散系數等物質特性有關，通過測量激光照射引起的紅外熱輻射信號，可以獲得樣品的吸收系數、熱擴散系數等物質特性。基于光熱輻射測量技術的成像技術在無損檢測、醫療診斷等領域獲得了廣泛的應用，包括對各種復合材料缺陷的檢測、表征、損傷與評估，半導體缺陷的測量，牙齒缺陷成像和早期癌癥檢測等。現有的激光誘導的光熱輻射測量技術可分為兩大類。第一類是利用單點探測器，通過逐點掃描來進行顯微成像，從而獲得樣品的ニ維圖像。該方法的優點是每ー點都利用鎖相技術檢測，信噪比好，檢測靈敏度高，成像的分辨率決定于激發激光光斑，可以做到較高；缺點是需要逐點掃描，耗費大量時間，成像速度慢。第二類是利用紅外探測器陣列(例如紅外相機等)，直接獲得樣品的ニ維圖像。該方法的優點是成像速度快；缺點是成像分辨率取決于紅外探測器陣列及其相關紅外成像系統，與逐點掃描方法相比，分辨率較低，靈敏度也較低，并且紅外相機價格昂貴，體積大，不易集成。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是提供ー種利用衍射分光裝置分光的紅外輻射成像裝置，解決現有的采用單紅外探測器的逐點掃描光熱輻射成像中耗時過長的問題，也可以克服紅外照相機價格昂貴、體積大、不易集成，以及分辨率和靈敏度較低的問題。本技術的技術方案為ー種多光束激光誘導紅外輻射成像裝置，包括激光器和探測器，所述的探測器選用紅外探測器，從所述的激光器和紅外探測器之間依次設置有衍射分光裝置、激光光束調制裝置、激光聚焦透鏡、紅外輻射波收集裝置和紅外濾光裝置。所述的衍射分光裝置選用分光光柵。所述的紅外輻射波收集裝置選用紅外透鏡或者金屬拋面鏡。本技術的設計原理為根據光路可逆原理，在成像系統中，用光源陣列代替探測陣列，用點探測器代替點光源，即光源陣列上的每ー個點相當于ー個像素，對應成像物體上的每ー個點；經過成像物體的載波通過聚焦透鏡會聚到點探測器上，只要光源陣列上每ー個點源發出的信號是可分辨的，這樣用單個探測器就能夠同時獲得每一個點源發出的信號的信息，從而獲得物體的ニ維圖像信息。本技術的優點本技術利用單紅外探測器直接獲得ニ維的光熱紅外輻射圖像，成像速度較傳統的逐點掃描成像方法大大提高。用一臺激光器發出的激光通過衍射分光裝置分成10X10的光束組，相對激發產生10X10的紅外輻射波束組，這樣成像速度理論上可提高100倍。而且這種成像裝置也不需要像傳統的ニ維成像技術那樣采用紅外照相機，這也降低了系統的復雜程度，節約了成本。附圖說明圖I是本技術實施例I中多光束激光誘導紅外輻射反射式成像裝置的應用結構示意圖。圖2是本技術實施例2中多光束激光誘導紅外輻射透射式成像裝置的應用結構示意圖。具體實施方式實施例I見圖1，ー種多光束激光誘導紅外輻射反射式成像裝置，包括依次設置的激光器I、衍射分光裝置2、激光光束調制裝置3、激光聚焦透鏡4、紅外輻射波收集裝置5、紅外濾光裝置6和紅外探測器7 ;衍射分光裝置2選用分光光柵；紅外輻射波收集裝置5選用紅外透鏡或者金屬拋面鏡；見圖1，ー種多光束激光誘導紅外輻射成像方法，包括以下步驟首先將待測樣品8置于激光聚焦透鏡4和紅外輻射波收集裝置5之間，然后激光器I發出的激光光束經過衍射分光裝置2被分成多束呈陣列分布的光束組，光束組經過激光光束調制裝置3后受到調制，并且每一束光束的調制頻率各不相同，調制后的激光束組經由激光聚焦透鏡4后照射到待測樣品8，每一束激光都產生相應的紅外輻射，由待測樣品8前表面反射的紅外輻射信號由紅外輻射收集裝置5收集會聚，并經過紅外輻射濾波裝置后進入紅外探測器7。紅外探測器7的輸出信號利用鎖相檢測技術探測，此時，以與某ー激光束的調制頻率相同的交流信號作為鎖相檢測的參考信號，這樣只有該光束激發產生的紅外輻射信號能夠被鎖相放大器測出，其它激光束激發的信號都被濾掉，然后依次改變參考信號的頻率，就可以獲得對應的激光束激發產生的信號，最后再根據激光束的編號以及對應測得的信號，就可以獲得空間不透光祥品的ニ維圖像。在實際應用中可以利用多個模擬-數字轉換電路或者多通道鎖相放大器進行并行測量，以節省依次改變參考信號頻率進行測量的時間，進ー步提高成像速度。該成像方法的空間分辨率主要由樣品表面激發光的光斑大小決定。本實施例是利用在物體前表面輻射的紅外信號來對物體進行成像。本實施例可用于固體材料的缺陷檢測，固體材料的缺陷檢測包括但不局限于半導體材料的缺陷檢測和復合材料的缺陷檢測。也可用于材料的物理特性的測定，物理特性包括但不局限于吸收系數、熱傳導系數、顯微硬度以及層狀結構參數等。本實例還可用于醫療診斷，包括但不局限于牙齒缺陷檢測和早期癌癥診斷等。實施例2見圖2，ー種多光束激光誘導紅外輻射透射式成像裝置，包括依次設置的激光器I、衍射分光裝置2、激光光束調制裝置3、激光聚焦透鏡4、紅外輻射波收集裝置5、紅外濾光裝置6和紅外探測器7 ;衍射分光裝置2選用分光光柵；紅外輻射波收集裝置5選用紅外透鏡或者金屬拋面鏡；見圖2，ー種多光束激光誘導紅外輻射成像方法，包括以下步驟首先將待測樣品8置于激光聚焦透鏡4和紅外輻射波收集裝置5之間，然后激光器I發出的激光光束經過衍射分光裝置2被分成多束呈陣列分布的光束組，光束組經過激光光束調制裝置3后受到調制，并且每一束光束的調制頻率各不相同，調制后的激光束組經由激光聚焦透鏡4后照射到待測樣品8，每一束激光都產生相應的紅外輻射，經過待測樣品8后表面出射的 紅外輻射信號由紅外輻射收集裝置5收集會聚，并經過紅外輻射濾波裝置后進入紅外探測器7。紅外探測器7的輸出信號利用鎖相檢測技術探測，具體探測過程同實施例I。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種多光束激光誘導紅外輻射成像裝置，包括激光器和探測器，其特征在于：所述的探測器選用紅外探測器，從所述的激光器和紅外探測器之間依次設置有衍射分光裝置、激光光束調制裝置、激光聚焦透鏡、紅外輻射波收集裝置和紅外濾光裝置。
【技術特征摘要】
1.一種多光束激光誘導紅外輻射成像裝置，包括激光器和探測器，其特征在于所述的探測器選用紅外探測器，從所述的激光器和紅外探測器之間依次設置有衍射分光裝置、激光光束調制裝置、激光聚焦透鏡、紅外輻射波收集裝置和紅外濾光裝置。2...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳周令，陳堅，
申請(專利權)人：吳周令，
類型：實用新型
國別省市：
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