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紅外成像技術(shù)突破 開辟生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用
2020年04月10日 08:38:37
來源：儀器網(wǎng) 點擊量：5267
近紅外光所成的像與肉眼看到的可見光成像相似，但是由于成像器件需要紅外光電探測器與讀出電路集成，而集成工藝非常復(fù)雜，因此近紅外光成像一直沒有很大的發(fā)展。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)動態(tài)】紅外線是自然界存在廣泛的輻射之一，只要物體溫度在零度(-273.15℃)以上就會源源不斷地向外輻射紅外線信號。紅外線的電磁波波長在0.75~1000μm之間，其中在0.75~3μm范圍內(nèi)的紅外線被稱為近紅外或短波紅外。近紅外是電磁波譜的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于航空航天、光通信、大氣探測、生物檢測等多個領(lǐng)域。
近紅外光成像是利用目標反射環(huán)境中普遍存在的短波紅外輻射進行成像，而不是目標自身發(fā)射的紅外輻射。近紅外光所成的像與肉眼看到的可見光成像相似，但是由于成像器件需要紅外光電探測器與讀出電路集成，而集成工藝非常復(fù)雜，因此近紅外光成像一直沒有很大的發(fā)展。
近，上海科技大學(xué)物質(zhì)學(xué)院的研究人員以膠體量子點材料為基礎(chǔ)，制備出一種新型紅外上轉(zhuǎn)換器件，大大提高了探測率并降低了探測器的成本，而且這種紅外上轉(zhuǎn)換器件在生物成像和可穿戴電子領(lǐng)域也有較好的應(yīng)用前景。
紅外上轉(zhuǎn)換器件由紅外光電探測器和發(fā)光二極管組成。研究人員利用膠體量子點材料制作轉(zhuǎn)換器件的紅外吸收層和可見光發(fā)射層。膠體量子點材料可以通過溶液法制備，與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換器件的真空沉積制備方法相比，溶液法不僅成本低，制備方法還很簡單。
針對傳統(tǒng)轉(zhuǎn)化器件整體光子—光子轉(zhuǎn)換效率較低的問題，研究團隊將銀納米粒子引入到探測器的氧化鋅電子傳輸層中，使膠體量子點紅外探測器外量子效率達到8000%，探測率達到6×1012Jones，響應(yīng)速度在毫秒量級。與膠體量子點發(fā)光二極管結(jié)合后，紅外上轉(zhuǎn)換器件的光子轉(zhuǎn)換效率達到6.5%。這些數(shù)據(jù)在類似的產(chǎn)品中都位居前列。
在探究該器件的應(yīng)用領(lǐng)域時，研究人員發(fā)現(xiàn)，利用紅外上轉(zhuǎn)換器件，紅外線照射可以實現(xiàn)小鼠乳腺組織中正常組織和癌變組織的區(qū)分。這意味著紅外上轉(zhuǎn)換器件可以用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的紅外線成像，而紅外線作為一種對人體無害的輻射，將在生物成像領(lǐng)域開辟廣闊的應(yīng)用市場。同時，研究人員還成功制作了柔性紅外上轉(zhuǎn)換器件，可以應(yīng)用于穿戴電子設(shè)備。新的紅外成像技術(shù)與可穿戴電子設(shè)備的結(jié)合，也許將給醫(yī)療器械行業(yè)帶來巨大的改變。
資料來源：科技日報
編輯點評：紅外成像技術(shù)是一項前途廣闊的高新技術(shù)。自然界中，一切物體都可以輻射紅外線，而利用探測儀測量目標本身與背景間的紅外線差可以得到不同的熱紅外線形成的紅外圖像，相信隨著紅外轉(zhuǎn)換器上各設(shè)備的完善與更新，近紅外光成像技術(shù)能得到更好的應(yīng)用，并能為人類生產(chǎn)與生活貢獻更多力量。
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