第一章红外物理基础ppt课件
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第一章红外物理基础ppt课件
1.1 红外线的发现与本质
1.2 电磁波谱
1.3 红外辐射源
1.3.1 基本定律 1.3.2 红外辐射源的分类 1.3.3 自然源 1.3.4 标准源 1.3.
12
1.1红外线的发现与本质
1. 1800年，英国天文学
家 Herschel 用棱镜将太
阳光色散，并利用灵敏的
➢ 热成像
侦察和监视，热测绘，潜艇探测，导弹的地下发射阱、人员、车辆、武器野 营吹火以及战地营房的探测等
➢ 反射通量测量
夜间驾驶，冲锋枪的射击，入侵检测，伪装探测，基地保卫，停泊和着陆等
➢ 合作光源
地面通讯，红外系统对抗，无人驾驶飞机的指令联络
可编辑课件
3
民用领域
➢工业
森林火灾探测，铁路车辆过热轴颈箱的探测，工 艺控制，探测晴空大气湍流，空气污染分析，环 境检测，非破坏性实验，车速探测等
1～3微米﹑3～5微米﹑8～15微米
红可外编大辑课气件窗口
19
3.根据红外辐射产生的机理进行划分：
• 根据红外辐射在地球大气层中的传输特性划分：
名称
英文缩写
波长范围（微米）
近红外/短波红 外
中红外/中波红 外
远红外/长波红 外/热红外
极远红外
NIR/SWIR MIR/MWIR FIR/LWIR/TIR XIR
0.75～3 3～6 6～15
15～1000
可编辑课件
18
➢红外大气窗口：大气对红外辐射基本是透明的
• Irving J. Spiro, Monroe Schlessinger, Infrared technology fundamentals, MARCEL DEKKER,INC., 1989
红外物理(共计250页)
毕业生需求及分配就业情况 因为国内没有相同专业，在我校隶属兵器部时，红外技术专业毕业生基本 有固定的分配去向，人数比例较多的大致为如下几个方向： 各光机所、物理所：长春光机所、长春物理所、上海光机所、上海技术物 理所、西安光机所、安徽光机所、昆明物理所。 各军工研究所：部内203所、205所、211所、航天207所、707所、713所等。 各兵器光学厂：长春228厂、西安248厂、云南298厂、扬州5308厂、无锡 559厂、河南541厂等。 各省公安厅、直辖市公安局、军校和地方高等院校、武器实验基地、地方 光电子企业、半导体厂、公司等。 逢国内业内召开会议时，都会看到很多本专业毕业生。很多毕业生都已经 成为专业领域的技术骨干或高级管理人员。 随着军事科技形势的不断发展，对该专业毕业生需求将是长期的。 隶属地方及专业目录合并以后，除上述分配去向外，去三资企业的较多， 凡与光电子技术、电子材料与元器件有关的企业均可接纳红外专业毕业生。
红外技术的应用
1 2 3 4 5 6
军事目标的侦察、监视、预警与跟踪 红外制导是一种重要的制导方式。 红外通信。 军用夜视仪。 是探测隐身飞行器的一种手段。 对威胁进行红外告警。
红外对抗（简介）：红外干扰机，红外诱饵，红外
烟幕，红外隐身。 红外技术在民用方面的应用：红外测温，红外遥控， 红外遥感，红外医疗，红外加热，红外光谱技术 。 总之，红外技术的应用及其广泛，它已涉及到军事 战术或战略的情报搜集、目标的侦察监视、武器制 导等各个领域，对未来战争产生重大的影响。在工 业、医学和科研等许多方面也广为使用，例如热源 探测，医用热像仪、温度测量与过程控制、红外光 谱分析、红外加热、红外遥感、红外天文学等。
业务培养要求：
本专业学生主要学习数学、物理学、四大力 学、固体物理、半导体物理、红外物理学与 光电子学的基础理论和基本知识，具有利用 现代的光学、机械、电子、计算机等先进技 术，对红外系统乃至光电子系统及仪器整机 的设计、计算、应用的基本能力。掌握各种 光电子器件、工艺及系统的设计、研究与开 发的基本能力。
红外辐射PPT课件
• Short wavelength infrared(SWIR，IR-B)：1.4um~3um
• Mid-wavelength infrared(MWIR，IR-C)：3um~8um
– 大气窗口，被动式热寻导弹的工作窗口。
• Long wavelength infrared(LWIR，IR-C)：8um~15um
些高灵敏度的探测器的出
现， 红外技术开始走向实用阶
段。
.
Байду номын сангаас
7
Sir Frederick William Herschel (1738-1822) was born in Hanover, Germany, and became well known as both a musician and an astronomer. He emigrated to England in 1757, and with his sister Caroline, constructed telescopes to survey the night sky. Their work resulted in several catalogs of double stars and nebulae. William Herschel is perhaps most famous for his discovery of the planet Uranus in 1781, the first new planet found since antiquity. Caroline Herschel gained fame for the discovery of several comets.
– 二、红外光谱
• 分子光谱，双原子分子的振—转光谱，多原子分子的红外 光谱。
[精选]5红外基本原理资料PPT课件
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2
二、红外光区划分
红外光谱
(0.75~1000m)
31.10.2020
近红外
(0.75~2.5 m)
13158~4000/cm-1
中红外(振动区)
(2.5~25 m)
4000~400/cm-1
远红外(转动区)
(25-1000 m)
400~10/cm-1
分区及波长范围
泛频 分子振动转动 （常用区）
分子转动 跃迁类型
31.10.2020
12
亚甲基： 伸缩振动
变形振动
31.10.2020
13
三、分子振动的自由度（理论振动数-峰数）
1、多原子分 子振动自由度
线性分子：3n-5 非线性分子：3n-6
n:分子所含的原子数
例１ 水分子 （非对称分子）
其振动数为3×3-6=3
31.10.2020
14
例2 CO2分子（线性分子）
5
第二节 红外吸收光谱产生的条件
condition of Infrared absorption spectroscopy
一、满足两个条件： 1、辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； 2、辐射与物质间有相互偶合作用(有偶极矩的变化)。
根据量子力学原理，分子振动能量Ev 是量子化的只有 当能量恰好满足时，才可能发生振转跃迁。
3
三、红外光谱图：
红外光谱以T~或T~ 来表示 λ ( m)、波数1/λ (cm-1)
（1）线性波长标尺 （2）线性波数标尺
注意换算公式： ~
/cm 1104/(/m)
应用：有机化合物的结构解析；
定性：基团的特征吸收频率；
定量：特征峰的强度。
红外基本原理PPT(完整版)
CH C H2
2
C H2 C H2
1781cm-1 1678cm-1 1657cm-1
1651cm-1
2.氢键效应
氢键(分子内氢键；分子间氢键)：对峰位，峰强产 生极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动。
C =O 伸 缩N-伸 缩 H N变 -形 H
OHNH 游 离1690
R
R
பைடு நூலகம்
3500 1620-1590
0m
7.
偶极子在交变电场中的作用示意图
（4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰； V ：化学键的 振动频率； 可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。
对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。
化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。
红外基本原理
一、概述
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱
a．诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移） R-COR C=0 1715cm-1 ; R-COH C=0 1730cm -1 ； V ：化学键的 振动频率； （5）由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍频峰； （3）瞬间偶基距变化大，吸收峰强； 偶极子在交变电场中的作用示意图
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
三、分子中基团的基本振动形式
1．两类基本振动形式
伸缩振动 a．诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移）
反之，出现在低波数区（高波长区）。
亚甲基： 力常数:
15 17 9.
（2）峰数 峰数与分子自由度有关。
3060-3030 cm-1
《红外课程》课件
红外辐射是电磁波的一种 ，其波长在760纳米至1毫 米之间，位于可见光和微 波之间。
红外辐射特性
红外辐射具有与可见光类 似的直线传播、反射、折 射等特性，同时还有其独 特的热效应。
红外辐射来源
自然界的物体都会发射红 外辐射，包括人体，因此 红外探测在军事、医疗、 科研等领域有广泛应用。
红外探测器工作原理
详细描述
目前，新型的红外材料与器件主要集中在以下几个方面：新型红外探测器、新型红外成像系统、新型 红外通信器件等。这些新型的红外材料与器件将会在性能、稳定性、可靠性等方面有更大的提升，为 红外技术的应用带来更多的可能性。
红外成像系统的小型化与集成化
总结词
随着微电子技术和集成电路的不断发展 ，红外成像系统也在不断向小型化、集 成化方向发展，这将为红外技术的应用 带来更多的便利性和灵活性。
《红外课程》ppt课件
目录
• 红外技术概述 • 红外探测原理 • 红外图像处理 • 红外系统性能评估 • 红外技术应用案例 • 未来展望与研究方向
01
红外技术概述
红外技术的定义与特点
总结词
红外技术是一种利用红外波段的电磁波进行信息获取和传输的技术。它具有穿透性强、抗干扰能力强、不易被探 测等特点。
总结词
2. 航空应用
3. 消防应用
4. 医疗应用
5. 科研应用
红外技术广泛应用于军 事、航空、消防、医疗 、科研等领域。
红外技术可用于航空遥 感、气象观测、导航等 方面，提高航空器的安 全性和效率。
红外技术可用于火源探 测、人员搜救等方面， 提高消防工作的安全性 和效率。
红外技术可用于医疗诊 断和治疗，如红外光谱 仪可用于分析人体组织 成分，红外热像仪可用 于检测人体温度分布异 常等。
红外辐射特性
红外辐射具有与可见光类 似的直线传播、反射、折 射等特性，同时还有其独 特的热效应。
红外辐射来源
自然界的物体都会发射红 外辐射，包括人体，因此 红外探测在军事、医疗、 科研等领域有广泛应用。
红外探测器工作原理
详细描述
目前，新型的红外材料与器件主要集中在以下几个方面：新型红外探测器、新型红外成像系统、新型 红外通信器件等。这些新型的红外材料与器件将会在性能、稳定性、可靠性等方面有更大的提升，为 红外技术的应用带来更多的可能性。
红外成像系统的小型化与集成化
总结词
随着微电子技术和集成电路的不断发展 ，红外成像系统也在不断向小型化、集 成化方向发展，这将为红外技术的应用 带来更多的便利性和灵活性。
《红外课程》ppt课件
目录
• 红外技术概述 • 红外探测原理 • 红外图像处理 • 红外系统性能评估 • 红外技术应用案例 • 未来展望与研究方向
01
红外技术概述
红外技术的定义与特点
总结词
红外技术是一种利用红外波段的电磁波进行信息获取和传输的技术。它具有穿透性强、抗干扰能力强、不易被探 测等特点。
总结词
2. 航空应用
3. 消防应用
4. 医疗应用
5. 科研应用
红外技术广泛应用于军 事、航空、消防、医疗 、科研等领域。
红外技术可用于航空遥 感、气象观测、导航等 方面，提高航空器的安 全性和效率。
红外技术可用于火源探 测、人员搜救等方面， 提高消防工作的安全性 和效率。
红外技术可用于医疗诊 断和治疗，如红外光谱 仪可用于分析人体组织 成分，红外热像仪可用 于检测人体温度分布异 常等。
红外基本原理介绍-PPT
– 她们之间得绝对温度四次方之差(T4hi - T4lo)、 – 并依赖于:
• 物体材料, • 物体表面特征, • 表面朝向, • 物体表面几何结构, • 物体温度 • 红外波长、
Friday,
December 29,
8
2023
红外辐射
和可见光一样,红外辐射可以:
从物体表面反射、 被物体吸收、 穿透物体
– 对于灰体 : e < 1, e = 常数
• 一个发射率 < 1 得物体,并且随波长变化称之为实体、
– 对于实体: e < 1, e = f(l)
Friday,
December 29,
17
2023
高温物体得普朗克定律
黑体辐射
可见光
Friday, December 29, 2023
波长
19
低温物体得普朗克定律
Friday,
December 29,
6
2023
– 热能通过三种方式传递、 • 传导 – 固体、 • 对流 – 液体和气体 、 • 辐射 – 不需要媒介、
Friday, December 29, 2023
对流
传导
热传递
辐射
7
热传递
• 热量通常就是从高温处传到低温处,从而使得物体间温度升高或者降低、 • 通过热辐射传递得能量为:
W
Friday, December 29, 2023
T
22
大气吸收
• 我们认为大气应该就是透明得
– 我们能看见可见光 – 大气对于可见光就是透明得
• 但就是大气对于所有波段并不就是透明得、
Friday,
December 29,
23
2023
• 物体材料, • 物体表面特征, • 表面朝向, • 物体表面几何结构, • 物体温度 • 红外波长、
Friday,
December 29,
8
2023
红外辐射
和可见光一样,红外辐射可以:
从物体表面反射、 被物体吸收、 穿透物体
– 对于灰体 : e < 1, e = 常数
• 一个发射率 < 1 得物体,并且随波长变化称之为实体、
– 对于实体: e < 1, e = f(l)
Friday,
December 29,
17
2023
高温物体得普朗克定律
黑体辐射
可见光
Friday, December 29, 2023
波长
19
低温物体得普朗克定律
Friday,
December 29,
6
2023
– 热能通过三种方式传递、 • 传导 – 固体、 • 对流 – 液体和气体 、 • 辐射 – 不需要媒介、
Friday, December 29, 2023
对流
传导
热传递
辐射
7
热传递
• 热量通常就是从高温处传到低温处,从而使得物体间温度升高或者降低、 • 通过热辐射传递得能量为:
W
Friday, December 29, 2023
T
22
大气吸收
• 我们认为大气应该就是透明得
– 我们能看见可见光 – 大气对于可见光就是透明得
• 但就是大气对于所有波段并不就是透明得、
Friday,
December 29,
23
2023
第一章红外物理基础解读
1.太阳
T≈ 5600K
2897 P 0.5 m T
太阳辐射的光谱分布可以用5600 K的黑体的辐射来近似表示
• 曲线1： 温度为6000K的黑体； • 曲线2：太阳在大气层外的辐出度光谱分布 • 曲线3：太阳在海平面上的辐出度光谱分布
太阳辐射很接近于黑体辐射
2.月亮
Reflected Sunlight（太阳反射） Thermal Emission（自身辐射）
2004年
陈永甫编著，《红外辐射、红外器件与典型应用》，电子 工业出版社，2004年
张敬贤等，《微光与红外成像技术》，北京理工大学出版
社，1995年 A.R.杰哈著，《红外技术应用》，化工出版社，2004年
其他：
– 《红外探测器》 – 《红外电子学》 – 《红外光学系统》 – 《红外光谱》 – 《红外技术实验与方法》 – 《红外系统》
• Comman sense approach to thermal imaging, Gerald C. Holst, JCD, SPIE, 2000.
• Maldague, Xavier P. V., Theory and practice of infrared technology for nondestructive testing, John Wliley & Sons, 2001
学习本课程的意义
拓宽知识面
将理论知识用于实践，融会贯通，提高解决实际
问题的能力
了解红外与微光技术实际应用水平和最新发展动
态
为以后的工作和科研提供参考
主要参考书目
吴宗凡等，《红外与微光技术》，国防工业出版社， 1998年 张建奇等，《红外物理》，西安电子科技大学出版社，
红外PPT课件
32
第二节 有机化合物的典型光谱
1．烷烃
（1）碳氢伸缩振动及弯曲振动
νC-H 接近又低于3000cm－1； asCH3 ＋ CH2 ； 当两个或三个甲基连接在同一碳原子上时，CH3峰分 裂为双峰；
-(CH2)n- n4， CH2峰出现在722 cm-1区有吸收，随 碳数的减少，吸收峰位有规律地向高波数方向移动；
解：~ 1 k
2πc μ
μ m1m2 m1 m2
C H的值：
（
12.01 1.008 12.01 1.008 ) 6 .02 10 23
1.54 10 24 g
k 4π 2c 2 μ~ 2 4π 2 ( 3.00 10 10 )2 ( 1.54 10 24 ) 3030 2
利用物质的分子对红外辐射的吸收，得到与分 子结构相应的红外光谱图，从而来鉴别分子结 构的方法，称为红外吸收光谱法（IR）。
近红外 0.76 ~ 2.5 um 中红外 2.5 ~ 25 um （4000 ~ 670 cm-1，即2.5 ~ 15 um 最广泛） 远红外 25 ~ 1000 um
芳烃ch31003000cm1之间有几三个16001500及1450cm1附近有三个吸收带前两个带是芳环的最重要特征带芳环与其他不饱和体系发生共轭1600cm1带往往分裂成1600及1580cm1两吸收带芳氢面外弯曲振动ch900650cm1单取代750690cm142邻二甲苯的红外光谱图邻二取代740cm1单取代2个吸收带750700cm1邻二取代1个吸收带740cm1间二取代23个吸收带870弱770700cm1对二取代1个吸收带800cm144倍频峰醇和酚分子间生成氢键而缔合oh伸缩振动36003200cm1之间co伸缩振动12601000cm1之间强度大从伯醇仲醇和叔醇吸收带向高频移动分别在105011001150cm1附近oh面外弯曲750650cm1之间oh面内弯曲1350cm146丙醇的红外光谱图47异丙醇的红外光谱图48叔丁醇的红外光谱图没有ohcoc伸缩振动1125cm1不对称强940cm1对称弱碳上有支链11701070cm1有两个吸收峰coc12751220cm1及10751020cm1两个强吸收峰50乙醚的红外光谱图51苯甲醚的红外光谱图伸缩振动饱和1720cm1芳酮向低频移动约20cm1不饱和酮向低频移动约40cm1伸缩振动1725cm1醛类在28202720cm1附近有cho两个吸收峰可与其他羰基化合物相区别
红外物理ppt
红外制导
• 红外制导是一种重要的制导方式。红外制 导是利用目标自身的红外辐射来引导导弹 和其他武器装备自动接近目标，以提高命 中率。目前，世界各国已生产和试制的红 外制导导弹已超过50种。空空、空地、地 空和反坦克导弹等都有采用红外制导技术 的。红外焦平面阵列制导技术还具有识别 各类诱饵的能力，从而使武器对目标有更 高的命中率。
• 1995年11月17日由欧洲、美国和日本合作的红外空 间天文台（ISO）发射升空并进入预定轨道。ISO的 主体是一个口径为60厘米的R-C式望远镜，它的功能 和性能均比IRAS有许多提高，它携带了四台观测仪 器，分别实现成象、偏振、分光、光栅分光、F－P 干涉分光、测光等功能。与IRAS相比，ISO从近红外 到远红外，更宽的波段范围；有更高的空间分辨率； 更高的灵敏度（约为IRAS的100倍）；以及更多的功 能。 • ISO的实际工作寿命为30个月，对目标进行定点观测 （IRAS的观测是巡天观测），这能有的放矢地解决 天文学家提出的问题。预计在今后的几年中，以ISO 数据为基础的研究将会成为天文学的热点之一。
• 主动红外夜视仪的主要优点是造价低廉，像质 较好。因有红外探照灯照明场景，使景物间形 成较显著的明暗反差，受外界自然环境的影响 较小，有利于观察。由于不同的物体对红外辐 射的反射能力不同，因而具有部分识别伪装的 能力。 • 其主要缺点是容易暴露自己，体积大，重量重， 耗电多，观察范围只限于被照射的景物，视距 受到探照灯尺寸和功率的限制，其应用范围正 在不断缩小。
红外传感器
• 在实现远距离温度监测与控制方面，红外温度传感器以其优异 的性能，满足了多方面的要求。在产品加工行业，特别是需要 对温度进行远距离监测的场合，都是温度传感器大显身手的地 方。在食品行业红外温度可以在不被污染的的情况下实现食品 温度记录，因此备受欢迎。光纤红外传感器还具有抗电磁和射 频干扰的特点，这为便携式红外传感器在汽车行业中的应用又 开辟了新的市场。 • • 随着红外测温技术的普遍应用，一种新型的红外技术—智能 （Smart）数字红外传感技术正在悄然兴起。这种智能传感器内 置微处理器，能够实现传感器与控制单元的双向通信，具有小 型化、数字通信、维护简单等优点。当前，各传感器用户纷纷 升级其控制系统，智能红外传感器的需求量将会继续增长，预 计短期内市场还不会达到饱和。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• Irving J. Spiro, Monroe Schlessinger, Infrared technology fundamentals, MARCEL DEKKER,INC., 1989
• A. R. JHA, Infrared Technology, Applications to Electrooptics, Photonic Devices, and Sensors， 2000
• Semiconductor quantum wells and superlattices for longwavelength infrared detectors, M. O. Marasreh, Artech house, 1993.
• Intrsubband infrared photodetectors, V. Ryzhii, World Scientific, 2003
.
➢学习本课程的意义
拓宽知识面 将理论知识用于实践，融会贯通，提高解决实际
问题的能力 了解红外与微光技术实际应用水平和最新发展动
态 为以后的工作和科研提供参考
.
➢主要参考书目
吴宗凡等，《红外与微光技术》，国防工业出版社，1998 年
张建奇等，《红外物理》，西安电子科技大学出版社， 2004年
中红外/中波红 外
远红外/长波红 外/热红外
极远红外
NIR/SWIR MIR/MWIR FIR/LWIR/TIR XIR
0.75～3 3～6 6～15
15～1000
.
➢红外大气窗口：大气对红外辐射基本是透明的
1～3微米﹑3～5微米﹑8～15微米
红外大气窗口
.
3.根据红外辐射产生的机理进行划分：
近红外区：0.75～2.5微米，对应于原子能级之间的 跃迁和分子振动泛频区的振动光谱带
陈永甫编著，《红外辐射、红外器件与典型应用》，电子 工业出版社，2004年
张敬贤等，《微光与红外成像技术》，北京理工大学出版 社，1995年
A.R.杰哈著，《红外技术应用》，化工出版社，2004年
.
其他：
– 《红外探测器》 – 《红外电子学》 – 《红外光学系统》 – 《红外光谱》 – 《红外技术实验与方法》 – 《红外系统》
.
• Elements of infrared technology, generation,transmission, and detection, Paul W. Kruse, et al. John Wiley & Sons, 1962
• Infrared optoelectronics, device and applications, William Nunley, et al., Marcel Dekker, 1987
红外与微光技术
张艳
电子科技大学 光电信息学院
.
➢课程特点
知识面广 红外物理﹑工程光学﹑半导体物理﹑图像处理， 检测技术等。
应用广泛 军事领域 民用领域 科学研究
.
军事领域
➢ 搜索﹑跟踪﹑测距
导弹制导，导航和飞行控制，目标探测，入侵检测，飞机碰撞预警等
➢ 辐射测量
地形分析，毒气的探测，目标和背景的特性等
中红外区：2.5～25微米，对应分子转动能级和振动 能级之间的跃迁
.
1.2 电磁波谱
.
1.电磁波的分类
• Gamma 射线： • X射线： • 紫外线： • 可见光: 0.38～0.75微米 • 红外线： 0.75～1000微米 • 微波： • 射频：
.
2. 红外辐射的光谱划分
• 根据红外辐射在地球大气层中的传输特性划分：
名称
英文缩写
波长范围（微米）
近红外/短波红 外
SPIE “INFRARED TECHNOLOGY AND APPLICATIONS”国际会议
.
主要内容
➢ 第一章 红外物理基础 ➢ 第二章 红外探测器 ➢ 第三章 红外探测器的参数测试 ➢ 第四章 微光探测技术 ➢ 第五章 制冷技术 ➢ 第六章 红外与微光技术应用
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第一章 红外物理基础
1.1 红外线的发现与本质 1.2 电磁波谱 1.3 红外辐射源
➢ 热成像
侦察和监视，热测绘，潜艇探测，导弹的地下发射阱、人员、车辆、武器野 营吹火以及战地营房的探测等
➢ 反射通量测量
夜间驾驶，冲锋枪的射击，入侵检测，伪装探测，基地保卫，停泊和着陆等
➢ 合作光源
地面通讯，红外系统对抗，无人驾驶飞机的指令联络
.
民用领域
➢工业
森林火灾探测，铁路车辆过热轴颈箱的探测，工 艺控制，探测晴空大气湍流，空气污染分析，环 境检测，非破坏性实验，车速探测等
➢医学
皮肤温度测量，癌症早期探查，远距离生物传感 器，初期脑溢血的早期诊断，测定静脉堵塞的部 位，研究动物的夜间习性，监视愈合过程等
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科学研究
卫星探测 天体温度测量 气象情况的遥测 植物中热交换的研究 地球和星星大气成分的测定 其他行星上的植被或生命的探测 研究火山，侦察海面浮冰，石油勘探， 伪造品的探测，宝石鉴定，探测患病的农作物
• Comman sense approach to thermal imaging, Gerald C. Holst, JCD, SPIE, 2000. .
• Maldague, Xavier P. V., Theory and practice of infrared technology for nondestructive testing, John Wliley & Sons, 2001
1.3.1 基本定律 1.3.2 红外辐射源的分类 1.3.3 自然源 1.3.4 标准源 1.3.5 人造源
1.4红外系统 .1.1红线的发现与本质1. 1800年，英国天文学 家 Herschel 用棱镜将太 阳光色散，并利用灵敏的 温度计进行探测，发现在 红光外测温度计温度比红 光区域高。 证明了红外线的存在。
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2. 红外线的本质
一切温度高于绝对零度的物体（有生命和 无生命）的物体时时刻刻都在不停的辐射 红外线
红外线无处不在
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3.红外线的主要效应
红外线的热效应
红外线的生物效应 医疗保健： 消炎﹑促进再生﹑免疫调节 不利影响： 波长0.8～1.2微米的短波红外，
造成“红外线白内障” 光电效应等
• A. R. JHA, Infrared Technology, Applications to Electrooptics, Photonic Devices, and Sensors， 2000
• Semiconductor quantum wells and superlattices for longwavelength infrared detectors, M. O. Marasreh, Artech house, 1993.
• Intrsubband infrared photodetectors, V. Ryzhii, World Scientific, 2003
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➢学习本课程的意义
拓宽知识面 将理论知识用于实践，融会贯通，提高解决实际
问题的能力 了解红外与微光技术实际应用水平和最新发展动
态 为以后的工作和科研提供参考
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➢主要参考书目
吴宗凡等，《红外与微光技术》，国防工业出版社，1998 年
张建奇等，《红外物理》，西安电子科技大学出版社， 2004年
中红外/中波红 外
远红外/长波红 外/热红外
极远红外
NIR/SWIR MIR/MWIR FIR/LWIR/TIR XIR
0.75～3 3～6 6～15
15～1000
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➢红外大气窗口：大气对红外辐射基本是透明的
1～3微米﹑3～5微米﹑8～15微米
红外大气窗口
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3.根据红外辐射产生的机理进行划分：
近红外区：0.75～2.5微米，对应于原子能级之间的 跃迁和分子振动泛频区的振动光谱带
陈永甫编著，《红外辐射、红外器件与典型应用》，电子 工业出版社，2004年
张敬贤等，《微光与红外成像技术》，北京理工大学出版 社，1995年
A.R.杰哈著，《红外技术应用》，化工出版社，2004年
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其他：
– 《红外探测器》 – 《红外电子学》 – 《红外光学系统》 – 《红外光谱》 – 《红外技术实验与方法》 – 《红外系统》
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• Elements of infrared technology, generation,transmission, and detection, Paul W. Kruse, et al. John Wiley & Sons, 1962
• Infrared optoelectronics, device and applications, William Nunley, et al., Marcel Dekker, 1987
红外与微光技术
张艳
电子科技大学 光电信息学院
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➢课程特点
知识面广 红外物理﹑工程光学﹑半导体物理﹑图像处理， 检测技术等。
应用广泛 军事领域 民用领域 科学研究
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军事领域
➢ 搜索﹑跟踪﹑测距
导弹制导，导航和飞行控制，目标探测，入侵检测，飞机碰撞预警等
➢ 辐射测量
地形分析，毒气的探测，目标和背景的特性等
中红外区：2.5～25微米，对应分子转动能级和振动 能级之间的跃迁
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1.2 电磁波谱
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1.电磁波的分类
• Gamma 射线： • X射线： • 紫外线： • 可见光: 0.38～0.75微米 • 红外线： 0.75～1000微米 • 微波： • 射频：
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2. 红外辐射的光谱划分
• 根据红外辐射在地球大气层中的传输特性划分：
名称
英文缩写
波长范围（微米）
近红外/短波红 外
SPIE “INFRARED TECHNOLOGY AND APPLICATIONS”国际会议
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主要内容
➢ 第一章 红外物理基础 ➢ 第二章 红外探测器 ➢ 第三章 红外探测器的参数测试 ➢ 第四章 微光探测技术 ➢ 第五章 制冷技术 ➢ 第六章 红外与微光技术应用
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第一章 红外物理基础
1.1 红外线的发现与本质 1.2 电磁波谱 1.3 红外辐射源
➢ 热成像
侦察和监视，热测绘，潜艇探测，导弹的地下发射阱、人员、车辆、武器野 营吹火以及战地营房的探测等
➢ 反射通量测量
夜间驾驶，冲锋枪的射击，入侵检测，伪装探测，基地保卫，停泊和着陆等
➢ 合作光源
地面通讯，红外系统对抗，无人驾驶飞机的指令联络
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民用领域
➢工业
森林火灾探测，铁路车辆过热轴颈箱的探测，工 艺控制，探测晴空大气湍流，空气污染分析，环 境检测，非破坏性实验，车速探测等
➢医学
皮肤温度测量，癌症早期探查，远距离生物传感 器，初期脑溢血的早期诊断，测定静脉堵塞的部 位，研究动物的夜间习性，监视愈合过程等
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科学研究
卫星探测 天体温度测量 气象情况的遥测 植物中热交换的研究 地球和星星大气成分的测定 其他行星上的植被或生命的探测 研究火山，侦察海面浮冰，石油勘探， 伪造品的探测，宝石鉴定，探测患病的农作物
• Comman sense approach to thermal imaging, Gerald C. Holst, JCD, SPIE, 2000. .
• Maldague, Xavier P. V., Theory and practice of infrared technology for nondestructive testing, John Wliley & Sons, 2001
1.3.1 基本定律 1.3.2 红外辐射源的分类 1.3.3 自然源 1.3.4 标准源 1.3.5 人造源
1.4红外系统 .1.1红线的发现与本质1. 1800年，英国天文学 家 Herschel 用棱镜将太 阳光色散，并利用灵敏的 温度计进行探测，发现在 红光外测温度计温度比红 光区域高。 证明了红外线的存在。
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2. 红外线的本质
一切温度高于绝对零度的物体（有生命和 无生命）的物体时时刻刻都在不停的辐射 红外线
红外线无处不在
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3.红外线的主要效应
红外线的热效应
红外线的生物效应 医疗保健： 消炎﹑促进再生﹑免疫调节 不利影响： 波长0.8～1.2微米的短波红外，
造成“红外线白内障” 光电效应等