• 關于紫外成像儀的文章:

    日全盲紫外成像技術

    日全盲紫外波段是一種非常特殊的光譜波段,其波長大約為240至285納米,肉眼不可見。日全盲紫外波段的光信號在穿過地球大氣層的過程中被臭氧層完全吸收,使得地面附近幾乎完全探測不到來自太陽的日全盲紫外波段的光信號,只有特殊狀況下會形成此波段的光信號,例如電弧放電、火光或者日全盲紫外燈。因此利用該波段光信號對特定事物進行檢測,不會受到太陽光照干擾,可全天候清晰探測成像。

    技術研發團隊長期以來一直致力于日全盲紫外波段探測和成像技術的元器件研發和系統研制,研究成果“日全盲紫外成像技術”突破國外禁運,實現自主知識產權,設備器件全國產化。該技術采用獨到的濾光、探測和圖像處理技術,不僅保證了系統在日全盲波段的單光子級高靈敏度,同時徹底屏蔽太陽光的影響,使得全天時、全天候、高靈敏度探測成像成為現實,可廣泛應用于軍用告警、電暈檢測、破霧導航、森林防火和槍擊告警等領域。

    紫外成像檢測技術是二十一世紀新興的電網運檢技術,是日全盲紫外成像技術的典型應用之一,主要用于電力設備絕緣性缺陷的日間電暈檢測。電力設備因絕緣性缺陷,空氣發生局部電離而產生電暈,是電力安全的重大隱患之一。電暈發出的信號覆蓋了日全盲紫外波段,具有日全盲紫外成像技術的紫外成像儀可以高靈敏度的日間拍攝定位電暈,以便檢修人員及時維修,為早期安全預警和降低能耗起到關鍵作用。

    紫外成像儀協助保障春節期間的電力安全供應

    2017年2月1日,新聞聯播的報道中介紹了一群被稱為“電力蜘蛛俠”的人,引起觀眾的關注和感動。他們是一群來自四川國家電網的電力檢修人員,為了保證春節期間的正常安全供電,他們需要負責一萬五千多公里超特高壓輸電線路的查看維護,在3100米海拔高度挑戰800千伏帶電作業,被人稱作“電力蜘蛛俠”?,F階段國內特高壓800千伏帶電作業只做到過2500米海拔高度,而3100米海拔高度的帶電作業是國內第一次,這意味著更加寒冷與缺氧,操作流程、操作精度要經受更加惡劣條件的考驗。曾做過實驗,一根小銅棒在接觸高壓電線導線的瞬間即刻起火發生爆炸化為灰燼,帶電作業的電力檢修工作的危險性由此可見。央視新聞聯播采樣畫面某公司生產的紫外成像儀電力檢修人員需穿上制服裝,利用電位轉移棒接觸導線,讓自己身上的電位與導線相同以避免觸電。此時檢修人員身上所帶電壓有800千伏,是家用220伏電壓的3600多倍。這一剎那,被稱為帶電作業與死神的握手。伴隨著電流的滋滋聲,通過肉眼僅能看到微弱的電弧光,而通過紫外成像儀可以看到微弱的電火花瞬間變成煙火般的藍色光團。由此可見在電力檢修時,利用一臺紫外成像設備可以幫助檢修人員實時查看變電站漏電情況和檢修實況,為檢修工作保駕護航。

    作者:石兔子
    來源:知乎

    半導體所等在柔性紫外成像研究方面取得進展

    近日,中國科學院半導體研究所半導體超晶格國家重點實驗室研究員沈國震團隊,與香港科技大學教授范智勇課題組合作,在柔性紫外成像的研究中取得新進展。

    作為對紫外光的重要應用之一,紫外成像技術在犯罪偵查、漏油探測、火災監控以及高壓線路檢測等領域有著廣泛的應用。然而傳統的紫外圖像傳感器一般都是基于硅基等剛性襯底,這就決定了其本身無法彎曲、體積較大不易攜帶,無法滿足現代多元社會對其在多個領域,如柔性電子領域的應用需求。與硅基器件相比,柔性紫外圖像傳感器具有體積小、可彎曲甚至折疊等特點,因而可以和傳統的硅基器件形成互補,滿足現代社會多元化的需求。

    在此背景下,該團隊中的博士生李祿東和助理研究員婁正采用在單晶Zn2SnO4納米線表面修飾ZnO量子點的方法,成功研制出一種同時具備高光電導增益、低暗電流和快響應速度等特點的柔性紫外圖像傳感器。該器件制作在柔性PET薄膜襯底上,具有優異的可彎曲性和機械穩定性。由于Zn2SnO4納米線和ZnO量子點之間形成了II型異質結,使得其光電導增益高達1.1?×?107,比探測率為9.0?×?1017?Jones,響應時間僅為47 ms。此外他們還進行了理論模擬,結果與實驗數據相吻合。在彎曲條件下,所研制的柔性紫外圖像傳感器能夠有效地對紫外圖像進行感應并重現,證明了其在高性能柔性紫外成像方面的潛在應用。該項工作為獲得高性能柔性紫外圖像傳感器提供了一個新的設計思路和可行性工藝。經過進一步的研究和改進,有望實現更高的像素集成度并為高性能柔性紫外成像在實際生產和生活中的應用帶來可能。

    該項工作得到了國家自然科學基金、中科院前沿科學重點研究項目、北京市自然科學基金等項目的支持。相關成果近期發表在美國化學會期刊ACS Nano(DOI: 10.1021/acsnano.7b00749)上。

    20170908半導體所等在柔性紫外成像研究方面取得進展

    (文章來源:半導體研究所)

    日全盲紫外成像儀助力電網安全監測

    電暈是電力安全隱患的早期重要征兆之一,它是當局部電場強度達到一定程度時,空氣發生局部電離而產生的現象。特別是高壓電氣設備,常因其設計不合理,設備質量、安裝或環境不良,造成局部電場強度增加,產生電暈、電弧等不同形式的放電。放電過程輻射出光波、還有臭氧、紫外線(UV)、電磁輻射和微硝酸等。紫外線是電暈檢測定位的關鍵特征。電暈危害值得關注,產生的腐蝕性物質致使設備破損、老化,損害高壓絕緣子,尤其是非陶瓷(NCI)絕緣子。電暈威脅電網輸變電安全,尤其是在用電負荷極高的夏天。

    電暈產生的熱量十分微弱,無法用熱紅像儀進行探測,而日全盲紫外成像技術可以靈敏捕捉電暈發出的紫外信號,是電暈定位和診斷的高端光電技術。南大五維的技術研發團隊長期以來一直致力于日全盲紫外波段探測和成像技術的技術攻關和應用開發,突破國外禁運,實現自主知識產權,核心器件全國產化。該技術采用獨到的濾光、探測和圖像處理技術,不僅保證了單光子級紫外探測高靈敏度,同時徹底屏蔽太陽光的影響,使得全天時、全天候、高靈敏度的電暈探測成像成為現實,有效的監測、定位和記錄電暈、電弧等電力安全威脅目標。日全盲紫外成像儀能夠及時對放電位置進行評估,實現電網早期安全預警,降低電能損耗。設備分為手持式、機載、在線等形式,已全面應用于電網安全監測。

    (文章來源:生意寶)

    在柔性紫外成像研究方面取得進展

    近日,中國科學院半導體研究所半導體超晶格國家重點實驗室研究員沈國震團隊,與香港科技大學教授范智勇課題組合作,在柔性紫外成像的研究中取得新進展。

    作為對紫外光的重要應用之一,紫外成像技術在犯罪偵查、漏油探測、火災監控以及高壓線路檢測等領域有著廣泛的應用。然而傳統的紫外圖像傳感器一般都是基于硅基等剛性襯底,這就決定了其本身無法彎曲、體積較大不易攜帶,無法滿足現代多元社會對其在多個領域,如柔性電子領域的應用需求。與硅基器件相比,柔性紫外圖像傳感器具有體積小、可彎曲甚至折疊等特點,因而可以和傳統的硅基器件形成互補,滿足現代社會多元化的需求。

    在此背景下,該團隊中的博士生李祿東和助理研究員婁正采用在單晶Zn2SnO4納米線表面修飾ZnO量子點的方法,成功研制出一種同時具備高光電導增益、低暗電流和快響應速度等特點的柔性紫外圖像傳感器。該器件制作在柔性PET薄膜襯底上,具有優異的可彎曲性和機械穩定性。由于Zn2SnO4納米線和ZnO量子點之間形成了II型異質結,使得其光電導增益高達1.1 × 107,比探測率為9.0 × 1017 Jones,響應時間僅為47 ms。此外他們還進行了理論模擬,結果與實驗數據相吻合。在彎曲條件下,所研制的柔性紫外圖像傳感器能夠有效地對紫外圖像進行感應并重現,證明了其在高性能柔性紫外成像方面的潛在應用。該項工作為獲得高性能柔性紫外圖像傳感器提供了一個新的設計思路和可行性工藝。經過進一步的研究和改進,有望實現更高的像素集成度并為高性能柔性紫外成像在實際生產和生活中的應用帶來可能。

    該項工作得到了國家自然科學基金、中科院前沿科學重點研究項目、北京市自然科學基金等項目的支持。相關成果近期發表在美國化學會期刊ACS Nano(DOI: 10.1021/acsnano.7b00749)上。

    (文章來源:科學網)

    紫外成像的應用

    一、天文

    在天文學上,根據維恩定律,很熱物體會優先發出UV輻射。由于臭氧層塊許多到達地球的表面上的望遠鏡的UV,大多數UV從空間觀測。(見紫外天文學,空間觀測站。)

    二、 火災探測

    紫外探測器一般使用的固態裝置,如一個基于碳化硅或氮化鋁,或充有氣體的管作為感測元件。于UV光的頻譜中的任何部分是敏感的UV檢測器,響應由陽光和人造光照射。甲氫火焰燃燒,例如,輻射強烈在185 – 260納米范圍內,只有非常弱的IR區域,而煤火非常弱發射在紫外波段的評價非常強烈IR波長,因此,火災檢測器,同時使用UV和IR檢測器的操作是更可靠的比單獨用UV檢測器之一。幾乎所有的火災發出的UVC波段的輻射,而在這一帶是地球的大氣層吸收太陽的輻射。其結果是,紫外檢測器是“太陽盲”,這意味著它不會引起報警響應來自太陽的輻射,所以它可以很容易地用于室內和室外。

    UV檢測器敏感的大多數火災,包括烴類,金屬,硫,氫,肼,和氨?;『?,電弧,防雷擊,使用的X射線無損檢測金屬檢測設備和放射性物質的(雖然這是極不可能的),可以生產水平,將激活一個UV檢測系統。 UV-吸收氣體和蒸氣的存在下,將衰減的UV輻射從火災檢測器來檢測火焰的能力產生不利影響。同樣地,一個存在油霧的情況下,在空氣中或檢測器窗口上的油膜將具有相同的效果。

    三、通過電暈放電檢查高壓電氣絕緣體

    UV的其中一項應用是,電氣檢測電暈放電(通常被稱為“電暈”)。絕緣電氣裝置或污染的降解導致電暈,其中所述的強電場的空氣電離,激發氮分子,引起的紫外線輻射的發射。的電暈會降低該裝置的絕緣水平。電暈放電產生臭氧,并在較小程度上的氮氧化物,隨后可以在周圍的空氣中,與空氣中的水發生反應,以形成亞硝酸和硝酸蒸氣。

    (文章來源:uvdeng.com)

    紫外臨邊成像光譜儀:探測大氣層的“天眼”

    人眼看到的大氣是透明的,我們看不到大氣的變化,更看不到有多少有害氣體如妖魔鬼怪般潛伏在大氣層中伺機而動。

    天宮二號有一對“天眼”,不僅能看到人眼所能看到的可見光,更將視野擴展到人眼所不能及的紫外光。在“天眼”的注視下,大氣中的一切都無所遁形。

    “臭氧層在地球上空形成一把保護傘,它將太陽光中99%的紫外線直接過濾掉,有效避免地球生物被紫外線傷害,但也正是這層臭氧阻礙了紫外儀器在地面上對臭氧層以上的大氣層進行探測,因此我們需要在地球上邊安置洞悉大氣的‘天眼’——紫外臨邊成像光譜儀,在太空對地球大氣進行‘層析’式探測研究?!弊贤馀R邊成像光譜儀主任設計師、中科院長春光機所研究員王淑榮向《中國科學報》記者介紹說。

    王淑榮說,通過“天眼”,我們可以看到整個大氣層的密度、臭氧、氣溶膠、有害氣體等的垂直分布及其變化,同時還能監測中層大氣的狀態與擾動,我們可以了解太陽活動、大氣與地球天氣及氣候的關系,同時還能觀測全球環境變化,這一切對于科學和人類生活都非常重要。

    天宮二號上的“天眼”有兩個,一個叫“前向”,一個叫“環形”,同時對地球大氣層進行天底和臨邊探測。

    王淑榮打了個比方:假如將大氣層比作一處美景,天底觀測便如在它頭頂盤旋的小鳥,能看到的是輪廓和總量,而臨邊觀測則相當于儀器與地球邊緣大氣并肩而立,可以細致欣賞品味它的層次美。

    “前向天眼”具備紫外-可見-近紅外大氣臨邊成像光譜探測功能,可以對地球臨邊大氣進行切片式探測,反應大氣痕量氣體的垂直分布信息,并可以獲得很高的垂直分辨率?!碍h形天眼”具備同時對天底大氣和臨邊大氣多方位探測的功能,通過反演計算可以獲取大氣痕量氣體多方位的時空分布,進而為大氣環境監測和大氣科學研究等提供服務。

    當前國際上已有的紫外臨邊探測儀器大多是單個方向(前向),個別有前向和側向。然而這些探測的明顯局限是只能得到一個很窄徑跡上的數據,相鄰軌道之間有巨大空隙,全球覆蓋的時空代表性差,不能獲得較密的時空覆蓋,不能揭示中小尺度變動特征。就如管中窺豹,可見一斑而難知整體。

    天宮二號紫外臨邊成像光譜儀將“前向”和“環形”組合探測,實現了垂直對地的天底探測和對地球切線方向的臨邊多方位探測組合及反演比對,實現了對地球大氣的多方位、高光譜、多時空分辨率觀測,達到比一般臨邊探測更高水平的層析反演,在國際上是首創。

    “該項技術驗證及科學實驗為下一步空間大氣臨邊成像光譜探測的業務化運行奠定了基礎,將在大氣痕量氣體監測、天氣預報、空間天氣和物理等領域具有廣泛的應用?!蓖跏鐦s說。

    (文章來源:儀表展覽網)

    高性能深紫外光電探測器問世

    科技日報訊?(記者吳長鋒?通訊員周慧)合肥工業大學科研人員成功研發的新型深紫外光電探測器,具備量子效率高、穩定性強且結構簡單、成本低廉的優點,其相關成果日前發表在國際材料物理領域重要期刊《先進材料》上。

    深紫外光是指波長在280nm以下的光線,深紫外光電探測技術在刑偵檢測、電網安全監測、森林火災告警等領域應用前景廣闊。

    目前我國深紫外光電探測技術由于受傳統器件結構等限制,仍存在著易受環境影響、光電性能較差、器件響應速度和信號利用率難以兼顧等問題。對此,合肥工業大學微納功能材料與器件實驗室開創性地將透光性好、電子遷移率高且電阻率低的電子材料石墨烯和高質量的β-氧化鎵單晶片引入深紫外光電探測器中,并提出一種全新的器件MSM結構,實現了對半導體與金屬電極接觸性能的大幅提升?!霸?54nm光譜的位置,這種新型器件對深紫外光響應的光電流達到了毫安級,較傳統探測器提高了7到8個數量級。由于構成器件的半導體采用高質量體材料,該器件在實際使用中重復性更好,穩定性更為優越?!痹搶嶒炇邑撠熑肆_林保教授介紹說。

    據了解,除民用領域外,深紫外光電探測技術在紫外通信、紫外成像、導彈預警與追蹤、船舶破霧引航等軍事領域有著不可替代的優勢,此項研究成果有助于提升我國在深紫外光電探測領域的技術水平,并對提高我國軍事高精準打擊能力——如導彈制導與控制、電子對抗等電子戰系統具有重要的指導意義。

    (文章來源:科技日報社-中國科技網)

    無人機戴“眼鏡”,診斷高壓線!

    紫外成像檢測技術是通過捕捉高壓設備電氣放電時產生的紫外信號,經過處理后成像并與可見光圖像疊加,確定電暈位置和強度,從而為進一步評價電力設備的運行狀況提供依據,將缺陷發現在萌芽階段,是帶電檢測的尖端診斷手段。

    目前,國內該項技術仍停留在操作手持式紫外儀站在地面檢測的階段,容易受到視角和距離的影響,留下檢測死角和盲區,從而降低檢測的精準度。

    怎么辦呢?

    湖北的電網小伙伴提出了將紫外成像檢測技術融入無人機系統的全新設計理念。經過兩年多的科技研發、技術攻關、模擬實驗、生產應用……他們終于成功把紫外裝置及模塊融合到無人機硬件設備和飛控系統中。

    無人機會把拍攝的紫外電暈檢測數據及圖像同步、實時、清晰、準確傳輸到地面站及在線監測終端,真正做到了無人機與紫外成像檢測技術的集成一體化。從此,超高壓輸電線路多了一個戴“眼鏡”的空中守護者。

    20161104

    2016年9月13日,湖北電網小伙伴利用此技術成功巡檢了500千伏漁興二回350號桿塔設備。這是國內首次將小型無人機融合紫外成像檢測技術的科技成果應用于電力生產中,成功填補了國內該領域技術空白。目前,相關專利已申報國家專利局受理。

    (文章來源:中國網)

    紫外成像原理與檢測方法

    在高壓設備電離放電(Discharge)時,根據電場強度(或高壓差)的不同,會產生電暈(Corona)、閃絡(Flash-Over)或電?。?Electric Arc)。電離過程中,空氣中的電子不斷獲得和釋放能量。當電子釋放能量即放電時,會輻射出光波和聲波,還有臭氧、紫外線、微量的硝酸等。紫外成像技術,就是利用特殊的儀器接收放電產生的紫外線信號,經處理后成像并與可見光圖像疊加,達到確定電暈的位置和強度的目的,從而為進一步評價設備的運行情況提供依據。紫外線的波長范圍是40~400nm,太陽光中也含紫外線,但由于地球的臭氧層吸收了部分波長的紫外線,實際上輻射到地面上的太陽紫外線波長大都在300nm以上,濕度傳感器探頭,不銹鋼電熱管,PT100 傳感器,流體電磁閥,鑄鋁加熱器,加熱圈

    低于300nm的波長區間被稱為太陽盲區(Solar Blind)。

    空氣的主要成分是氮氣,而氮氣電離時產生紫外線的光譜大部分處于波長280~400nm的區域內,只有一小部分波長小于280nm。小于280nm的紫外線處于太陽盲區內,若能探測到,只可能是來自地球上的輻射。我們這次應用試驗所用的最新一代紫外成像儀CoroCAM IV+,其原理就是利用這一段太陽盲區,通過安裝特殊的濾鏡,使儀器工作在紫外波長240~280nm之間,從而在白天也能觀測電暈。CoroCAM III及前幾代產品,由于受太陽光中紫外線干擾太明顯,只能在白天限制使用或者干脆只能在晚上使用。

    由于電暈一般在正弦波的波峰或波谷產生,且高壓設備的電暈在放電初期總是不連續、瞬間即逝的,紫外成像儀根據電暈的這個特性,在觀測電暈時,有兩種模式供選擇。一種是活動模式,實時觀察設備的放電情況,并實時顯示一個與一定區域內紫外線光子總量成比例關系的數值,便于定量分析和比較分析。另一種是集成模式,將一定時間區域內(該區域長短可調)的紫外線光子顯示并保留在屏幕上,按照先進先出(FIFO)和動態平均的算法實時更新。該模式下若正確調節儀器,可清楚地看到設備放電區域的形狀和大小。

    (文章來源:儀表展覽網)

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