[發(fā)明專利]一種提高紅外輻射成像分辨率的方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410295852.8
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN104034704A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設計）人: 陳堅;吳令奇;吳周令
• 申請（專利權）人: 無錫利弗莫爾儀器有限公司
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 金凱

技術領域

本發(fā)明涉及激光誘導紅外輻射成像技術領域，具體是一種提高紅外輻射成像分辨率的方法及裝置。

?

背景技術

通過對物體在激光照射下產(chǎn)生的紅外輻射波進行檢測分析來獲取物體信息是一種用途比較廣泛的無損檢測技術。這種技術也稱為光熱輻射技術（Photo?thermal?radiometry）。基于光熱輻射測量技術的成像技術在無損檢測、醫(yī)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、早期癌癥檢測等。

光熱輻射技術的基本測量原理是：一束激光束入射到樣品的表面，樣品吸收激光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本身的物質特性有關，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(shù)、熱擴散系數(shù)等物質特性。

在現(xiàn)有的激光誘導的光熱輻射測量技術中，通常是利用較大面積的激光光束照射物體，再利用紅外探測器陣列（例如紅外相機等），直接獲得樣品的二維圖像。該方法的優(yōu)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(tǒng)，分辨率低；另外，因為需要進行大面積照射，為保證靈敏度，也需要采用大功率的激光器，因而設備的制造和使用成本也比較昂貴。

?

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種提高紅外輻射成像分辨率的方法及裝置，能夠提高激光激發(fā)紅外輻射成像的分辨率。

本發(fā)明的技術方案為：

一種提高紅外輻射成像分辨率的方法，該方法包括以下步驟：

（1）將處于可見光波段的多個激光束聚焦到待測樣品的某一區(qū)域；

（2）調整待測樣品上各個激光輻照點之間的距離，使其均大于紅外探測器陣列的像素尺寸；

（3）采用紅外探測器陣列采集待測樣品上所有激光輻照點的圖像；

（4）改變激光束在待測樣品上的聚焦區(qū)域，重復上述步驟（2）和（3），得到待測樣品的全部區(qū)域的激光激發(fā)紅外輻射圖像信息。

所述的方法的一種提高紅外輻射成像分辨率的裝置，該裝置包括分別與待測樣品光路連接的輻照激光器和紅外探測器陣列，所述輻照激光器與待測樣品之間依次設有激光分光裝置、激光調制裝置和激光聚焦裝置，所述待測樣品與紅外探測器陣列之間依次設有紅外輻射成像裝置和紅外濾光裝置。

本發(fā)明通過采用多個聚焦的激光束對待測樣品進行分區(qū)域輻照成像，獲得待測樣品上不同區(qū)域的一系列的二維紅外輻射圖像；利用在可見光波段的輻照激光能夠聚焦成比較小的光斑這一特性，并且通過合理控制各個激光輻照點之間的距離，實現(xiàn)了利用具有較大像素尺寸的紅外探測器陣列來獲得較小尺寸的激光輻照點的紅外輻射信息，突破了紅外探測器陣列的像素尺寸對成像分辨率的限制，大大提高了激光激發(fā)紅外輻射成像的分辨率，有助于拓展該技術的應用領域。

附圖說明

圖1～圖3是本發(fā)明所述的提高紅外輻射成像分辨率的方法的原理示意圖；

圖4是本發(fā)明所述的提高紅外輻射成像分辨率的裝置的結構示意圖（反射式）；

圖5是本發(fā)明所述的提高紅外輻射成像分辨率的裝置的結構示意圖（透射式）。

?

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

一種提高紅外輻射成像分辨率的方法，包括：采用多個激光束對待測樣品進行輻照，每一個激光束都聚焦到待測樣品上，并且彼此之間的距離大于所采用的紅外探測器陣列的像素尺寸；第一次照射后，利用紅外探測器陣列采集一幅圖像，然后掃描待測樣品，改變各個激光束的照射位置，再采集一幅圖像；照此類推，通過依次掃描、采集來獲得待測樣品的全部的圖像信息。

如圖1所示，原有的激光激發(fā)紅外輻射成像技術中，通常是用一束面積較大的激光束對待測樣品進行輻照，利用紅外探測器陣列來獲得激光引起的紅外輻射的二維圖像。這樣的成像方式中，成像分辨率是由紅外探測器陣列的最小像素尺寸和成像鏡頭系統(tǒng)來決定的。紅外輻射本身的波長比較長，通常用來檢測的波段在8～12微米左右。由于波長的限制，紅外探測器陣列的最小像素尺寸不可能做得太小，比較好的也在20微米左右，無法進行高分辨率成像。