石墨烯传感器高清热成像技术可轻松检测爆炸物

剑桥石墨烯中间的研究人员近日创造:将有着奇特电学性质的石墨烯做成传感器用于热成像技能,能极年夜进步热成像质量。跟能将温度变革转化为电旗子暗记的热电材料配合运用,这种包括石墨烯的传感器能感知几十微K的温度变更。在实际运用领域,这种高清热成像技能有望为爆炸物和其他有害物质的检测供给更准确的检测手腕。

这项研究揭橥在《天然通信》上。论文中提到,研究人员把一层石墨烯铺在热电材料基质铌酸锂(LiNbO3)上,再在上面放置一种叫做“浮动栅”的电极(常日由金做成)。浮动栅电极将热电资估中由温度变革发生的电场集中在石墨烯中,进而转变石墨烯的电阻,而石墨烯电阻的变革就是这个装配的输出结果。电阻式辐射热测量计用的就是这个事理。研究人员感到,运用热电材料和电阻式辐射热测量计的传感器可认为高清热成像相机供给所需的像素点。

运用石墨烯最年夜的一个长处是,你可以把它当做一个内置的热电旌旗灯号放年夜年夜器。传统的红别传感器须要借助晶体管来放年夜年夜热电资估中发生的热电旌旗灯号,缺点是这个进程会丢失落旌旗灯号或发生噪音,进而降低传感器的敏锐度。借助石墨烯,热电旌旗灯号直接进入石墨烯中并被扩年夜。“把石墨烯放年夜年夜器置于放热电材料上时,热电材料发生的电流变革将直接进入石墨烯中,不会发生一点丧失踪,”论文作者Alan Colli说明说。Colli博士效力于Emberion公司,后者恰是客岁从诺基亚公司分别出来专门研发X射线、热感和红外相机传感器。两家公司在这项研究中是互助关系。

其余,石墨烯的导电机能也允许将传感器与外部读取线路串联起来,担保传感器旗子暗记的传输效力尽可能高。

这种石墨烯基传感器能检测的温度变更比人手接近时引起的温度变革还要小1000倍,达到可以或许分辨最低15μK的温度变革,是今朝已报道的石墨烯基非制冷热成像检测器中敏锐度最高的。如许高的敏锐度意味着它甚至可以用于光谱分析,检测某些特定化学官能团发出或吸收的窄红外光谱,这一点是传统的红外检测器所无法胜任的。

敏锐度的进步,意味着检测器可以缩小可检测的辐射频率规模,同时保持较高的图像分辨率,可以或许资助辨认发出或吸收很窄特征波谱的特别物质,好比说爆炸物、毒性物质等危险物品,进步安检的准确性。

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