红外血管成像的原理

作者&投稿:弥亚 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
~ 一、热红外成像基础

热红外成像通常是指3-5um的中红外成像和8-12um的远红外成像。在这些波段中,关注的是热源,而不是可见光。热红外成像有许多不同应用,如非破坏性测试、红外照相机可以拍摄设备的过热点或者建筑物热量流失位置、在医学领域可测局部体表温度的差异、在快速查找核电厂冷却系统的热泄漏点,以及安全防护等。

人眼对约0.4~0.7uum的波段敏感,看不到较长波长的热能量。要记录这些能量需使用特殊的探测器或传感器,成像光学系统也必须有效地传输这些波长的光。0.85~1.6um的近红外波段有许多应用,如NdYAG激光器发出的1.06um波长的光,可以使用大多数普通光学材料。

从图18.92可以看到,3~5um的MWIR波段和8~12um的LWIR波段通过1.8km长空气路径后的光谱透射比。大气中,水和二氧化碳的吸收将波长应用限制在这两个波段。还看到温度在100~1000K的黑体辐出射度。作为参考,环境温度约为3000K,该温度下的辐出射度峰值发生在10um左右。因此,LWIR系统趋于具有最高灵敏度。然而,LWIR探测器比 MWIR探测器昂贵且难以制造。另外,利用现代的图像处理硬件和算法,可以得到优良的 成像。

大多数光学玻璃的透射波长不大于2.5um。某些特殊玻璃的透射波长达到4.5um,熔融石英的透射波长可达4um。因此,红外透射材料是很关键的,而其选择范围却十分有限,并且存在其他问题。

二、热红外成像光学系统的特点

1,杜瓦瓶器件、冷光阑和冷屏

热成像系统观察热源时,为获得最大的灵敏度,多数热成像系统使用低温制冷的探测器,探测器工作在77K的氮液或更低的温度。如果这些探测器或红外焦平面阵列可以探测到除所观察景物以外的热能量,则灵敏度会降低。另外,如果非景物能量的幅度随视场而变化,通常会看到景物图像变形。为实现最大灵敏度并避免图像变形,要对红外FPA进行低温冷却,并将其安装在绝热杜瓦瓶组件中。

图18.93所示为一个用于红外成像的探测器-杜瓦瓶组件。右图上角的局部图显示了一个完整的扫描成像红外系统。光(实际是红外辐射)从左面进入较大的透镜,称为聚光光学系统。在形成重睑像后,被第二个较小的透镜准直。第二个透镜的另一个目的是聚光光学元件(系统的孔径光阑) 成像在扫描反光镜上。光从扫描反射镜反射后,进入图18.93中圆圈所围的区域,即下图中展示的探测器-杜瓦瓶组件。

来自扫描反射镜的准直光束首先进入聚焦透镜。该透镜一般处于低温冷却的杜瓦瓶之外,使光束在通过杜瓦窗口后聚焦在FPA上。对于图18.93中的例子,探测器阵列是沿垂直于图面方向展开的线阵。杜瓦瓶是一个瓶壁为双层并抽真空的瓶子,入射窗必须透射红外辐射,冷指与FPA的末端相接触,以保持FPA处于低温状态。冷指自身是一根由铁或钢制造的高比热金属棒,它被线管缠绕包围,而液氮从线管中被泵过。如此循环,使FPA的末端得到冷却。如图18.93所示,挡板也称为冷屏或冷光阑,他们位于杜瓦瓶内部将在后面对他们进行定义。


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磁共振增强和磁共振增强扫描有什么区别?
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二、光学技术原理 光电容积脉搏波(PPG)技术:采用特定波长的光源(如绿光、红光或红外光等)照射人体皮肤表面,尤其是皮肤下的微血管组织。血液中的血红蛋白对光的吸收会随着心脏的搏动而发生周期性变化。当心脏收缩时,血液流向体表,光吸收量增加;当心脏舒张时,血液回流,光吸收量减少。通过光电...

磁共振什么原理
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