新研发的红外线滤镜可让日常眼镜兼作夜视镜片

新研发的红外线滤镜可让日常眼镜兼作夜视镜片 夜视技术应用广泛,从体育运动到军事和医疗行动。然而,这些技术受到笨重的光处理和低温冷却组件的限制,同时还依赖于窄带隙半导体(如 InGaAs),而这种半导体需要低温运行且噪声水平较高。此外,这些系统通常会阻挡可见光。这些装备可能重达两磅多,因此戴上护目镜进行夜跑是不切实际的,甚至可能是不安全的。澳大利亚的研究人员现在发现,利用基于元表面的上转换技术一种可以同时捕捉红外光和可见光的超薄材料可以增强日常眼镜的夜视能力。他们上个月在《先进材料》(Advanced Materials)杂志上发表了这一研究成果。TMOS 是澳大利亚研究理事会(ARC)的变革性元光学系统卓越中心,该中心的研究人员创造了一种比保鲜膜还薄的红外滤光片,重量不到一克,有朝一日可以安装在一副普通眼镜上。了解一下传统的夜视技术,就会明白这种滤波器任务的复杂性。传统的夜视技术要求红外光子通过一个透镜,遇到一个光电阴极,光电阴极将这些光子转化为电子,电子再通过一个微通道板,以增加产生电子的数量。这些电子通过荧光屏重新转化为光子,产生肉眼可见的强化可见图像。这些元件需要低温冷却,以防止热噪声加剧。相比之下,在基于元表面的上转换技术中,光子通过单个谐振元表面,与泵浦光束混合。共振元表面增强了光子的能量,将其转换为可见光光谱,无需进行电子转换。它还能在室温下工作,无需笨重的冷却系统。此外,利用上转换技术,成像系统可以在一张图像中同时捕捉可见光和不可见光。研究人员最初的技术采用了砷化镓元表面。新的元表面由铌酸锂制成,在可见光范围内完全透明,因此效率更高。此外,光子束在更宽的表面区域传播,限制了数据的角度损失。研究人员首次展示了高分辨率上转换成像技术,将非局部元表面中的1550纳米红外光转换为可见的550纳米光。研究报告的作者罗西奥-卡马乔-莫拉莱斯(Rocio Camacho Morales)说,他们之所以选择这些波长,是因为1550 nm红外光通常用于电信领域,而550 nm是人眼高度敏感的可见光。"未来的研究将包括扩大该设备的敏感波长范围,旨在获得宽带红外成像,以及探索图像处理,包括边缘检测"。 ... PC版: 手机版:

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苹果汽车灯专利可发红外光

苹果汽车灯专利可发红外光 天眼查 App 显示,近日,苹果公司 “车灯、车辆以及车辆前照灯” 专利获授权。摘要显示,该车辆可具有灯诸如前照灯,该灯可发出可见光和红外光。红外光可用于照亮使用红外图像传感器或其他红外传感器监视的物体,可见光可用于照亮被车辆乘员观察并且可使用传感器监视的物体。该车辆中的前照灯和其他灯可以调节,光源包括红外发光装置和可见光发光装置,反射器可将来自该光源的光朝透镜反射,可调节光阻挡装置可位于反射器与透镜之间。

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这种桌面小灯发射出的近红外线号称能改善人的情绪

这种桌面小灯发射出的近红外线号称能改善人的情绪 因此,光疗灯越来越受欢迎。我不久前买了一个。它又大又笨重,像日光浴灯一样发出强光。这些产品依靠可见光光谱,为我们这些在电脑前度过漫长时光的人模拟太阳的影响。最近,光谱中的"近红外"(NIR)光段作为可见光的潜在替代品越来越受欢迎。顾名思义,近红外光谱介于红外线和可见光之间,大约在 600 纳米和 1000 纳米之间。据美国国立卫生研究院称,"光谱中远红(FR)至近红外(NIR)范围内的低强度光疗法,统称为光生物调制(PBM),作为一种新型工具,近年来在各种医疗条件下的实验性治疗应用中获得了全世界的关注"。本周末,在世界移动通信大会(MWC)上,一家名为 Seaborough 的荷兰公司(考虑到荷兰冬季缺少阳光,这家公司的名字很贴切)展示了用于取代大型 SAD 灯的小型设备。一个放在电脑旁边,另一个夹在显示器上方,看起来很像外置摄像头。这两种设备都插入 USB 端口供电。遗憾的是,这些设备只是概念验证。公司目前正在寻找合作伙伴,以获得技术许可。理想情况下,Seaborough 希望最终将其内置到笔记本电脑中,使其能够更加普及,不过出现独立的第三方配件似乎也有可能。当然,这种设备很难评价它的实际效果,因为需要考虑到潜在的安慰剂效应。不过,科学家已经对这个问题进行了一些研究。就拿十年前发表的一篇论文来说吧:"结果表明,仅 6.5 J-cm-2 的 PBM 治疗对幸福感和健康有持续的积极好处,特别是改善情绪、减少嗜睡、降低 IFN-γ 和静息心率"。研究指出,这种影响只在冬季出现。此外,它也没有对参与者的昼夜节律产生有意义的影响。尽管如此,我们仍然可以说,很多东西还没有定论。 ... PC版: 手机版:

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研究人员展示了"挤压"红外光的新方法 研究人员已经证明,一种特定类型的氧化物膜可以比块体晶体更有效地限制红外光,这对下一代红外成像技术具有重要意义。这些薄膜膜在压缩波长的同时保持所需的红外频率,从而实现更高的图像分辨率。研究人员利用过渡金属钙钛矿材料和先进的同步加速器近场光谱,表明这些膜中的声子极化子可以将红外光限制在其波长的 10% 以内。这一突破可能带来光子学、传感器和热管理领域的新应用,并可能轻松集成到各种设备中。图片来源:北卡罗来纳州立大学 Yin Liu“薄膜膜保持了所需的红外频率,但压缩了波长,使成像设备能够以更高的分辨率捕捉图像,”该论文的共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学材料科学与工程助理教授 Yin Liu 说道。“我们已经证明,我们可以将红外光限制在其波长的 10% 以内,同时保持其频率 - 这意味着波长循环所需的时间相同,但波峰之间的距离要近得多。块状晶体技术将红外光限制在其波长的 97% 左右。”“这种行为以前只是理论上的,但我们能够通过我们制备薄膜膜的方式和我们对同步加速器近场光谱的新用途首次在实验中证明它,”该论文的共同主要作者、北卡罗来纳州立大学材料科学与工程助理教授 Ruijuan Xu 说道。为了这项工作,研究人员使用了过渡金属钙钛矿材料。具体来说,研究人员使用脉冲激光沉积在真空室中生长出 100 纳米厚的钛酸锶 (SrTiO3) 晶体膜。这种薄膜的晶体结构质量很高,这意味着它几乎没有缺陷。然后将这些薄膜从生长它们的基底上取下,并放置在硅基底的氧化硅表面上。研究人员随后利用劳伦斯伯克利国家实验室先进光源的技术,在钛酸锶薄膜暴露于红外光时对其进行同步近场光谱分析。这使研究人员能够在纳米级捕捉到材料与红外光的相互作用。要了解研究人员学到了什么,我们需要讨论声子、光子和极化子。声子和光子都是能量在材料之间传播的方式。声子本质上是由原子振动引起的能量波。光子本质上是电磁能的波。可以把声子看作是声能的单位,而光子是光能的单位。声子极化子是准粒子,当红外光子与“光学”声子(即可以发射或吸收光的声子)耦合时就会产生。“理论论文提出了这样一种观点,即过渡金属钙钛矿氧化物膜将允许声子极化子限制红外光,”刘说。“而我们的工作现在表明,声子极化子确实限制了光子,并且还阻止光子超出材料表面。这项工作建立了一类用于控制红外波长光的新型光学材料,在光子学、传感器和热管理方面具有潜在的应用,想象一下,能够设计出使用这些材料通过将热量转化为红外光来散热的计算机芯片。”“这项工作也令人兴奋,因为我们展示的制造这些材料的技术意味着薄膜可以很容易地与各种各样的基底集成,”徐说。“这应该可以轻松地将这些材料整合到许多不同类型的设备中。”编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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科学家研制出改进型中红外显微镜 清晰度提高30倍 这幅插图左上方是用中红外线照射的细菌,下方显微镜发出的可见光帮助捕捉图像。细菌内部的化学图像比传统的中红外显微镜清晰 30 倍。图片来源:2024 Ideguchi 等人/《自然-光子学》(Nature Photonics)研究人员说,这一最新进展产生了 120 纳米的图像,比典型的中红外显微镜的分辨率提高了 30 倍。能够在更小的范围内更清晰地观察样本,有助于多个领域的研究,包括传染病研究,并为未来开发更精确的中红外成像技术开辟了道路。微观领域是病毒、蛋白质和分子的栖息地。借助现代显微镜,我们可以大胆地观察自己细胞的内部结构。但即使是这些令人印象深刻的工具也有其局限性。例如,超分辨率荧光显微镜需要用荧光标记标本。这有时会对样本产生毒性,而且在观察时长时间暴露在光线下会漂白样本,这意味着它们不再有用。电子显微镜也能提供令人印象深刻的细节,但样本必须置于真空中,因此无法研究活体样本。相比之下,中红外显微镜可以提供活细胞的化学和结构信息,而无需对细胞进行着色或破坏。然而,由于中红外显微镜的分辨率相对较低,它在生物研究中的应用受到了限制。超分辨荧光显微镜可以将图像缩小到数十纳米(1 纳米为一毫米的百万分之一),而中红外显微镜通常只能达到 3 微米左右(1 微米为一毫米的千分之一)。然而,东京大学的研究人员在一项新的突破中,实现了比以往更高的中红外显微镜分辨率。"我们的空间分辨率达到了 120 纳米,即 0.12 微米。"东京大学光子科学与技术研究所的 Takuro Ideguchi 教授解释说:"这一惊人的分辨率大约是传统中红外显微镜分辨率的 30 倍。"研究小组使用了"合成孔径"技术,该技术结合了从不同照明角度拍摄的多幅图像,以生成更清晰的整体图像。通常情况下,样品被夹在两个透镜之间。然而,透镜会无意中吸收部分中红外光。为了解决这个问题,研究人员将细菌样本(使用了大肠杆菌和Rhodococcus jostiiRHA1)放在硅板上,硅板可以反射可见光并透过红外线。这样,研究人员就可以使用单透镜,用中红外光更好地照射样品,获得更详细的图像。"我们对能够如此清晰地观察细菌的胞内结构感到惊讶。我们显微镜的高空间分辨率可以让我们研究抗菌药耐药性等世界性问题,"Ideguchi 说。"我们相信,我们可以从多个方向继续改进这项技术。如果我们使用更好的透镜和更短的可见光波长,空间分辨率甚至可以低于 100 纳米。有了更高的清晰度,我们希望研究各种细胞样本,以解决基础和应用生物医学问题。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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NASA 韦伯望远镜发布火星红外照片

NASA 韦伯望远镜发布火星红外照片 詹姆斯·韦布空间望远镜近日发布了其拍摄的首张火星红外图像,捕获了整颗行星的大气数据,这将帮助天文学家识别以前仪器无法识别的现象和气体,更好地了解火星的大气层。 韦布发布的图像用两种不同的红外波长显示了火星东半球的图像。波长较短的部分是火星反射太阳光得到的结果,显示了可见光图像中常见的行星表面特征;波长较长的部分则显示了火星表面和大气散发的热量,以及大气中二氧化碳浓度的信息。 左边:目前的火星地图。右上:同一区域的红外图像,显示了火山口和灰尘层等表面特征。右下:显示火星温度的红外图像。 来自:雷锋 频道:@kejiqu 群组:@kejiquchat 投稿:@kejiqubot

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解码恒星起源:韦伯对NGC 604的红外洞察力

解码恒星起源:韦伯对NGC 604的红外洞察力 这张来自 NASA 詹姆斯-韦伯太空望远镜的 NIRCam(近红外照相机)的恒星形成区 NGC 604 的图像显示了来自明亮、炽热的年轻恒星的恒星风是如何在周围的气体和尘埃中形成空洞的。图片来源:NASA、ESA、CSA、STScI以恒星形成区 NGC 604 为例。这个区域位于 273 万光年外的三角座星系附近,与我们熟悉的银河系中的猎户座星云等恒星诞生区相似,但它的范围要大得多,而且包含了更多新近形成的恒星。这种区域是更遥远的"星爆"星系的小规模版本,它们经历了极高的恒星形成速度。这张来自美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的中红外成像仪(MIRI)拍摄的恒星形成区 NGC 604 的图像,显示了大量较冷气体和尘埃云在中红外波段是如何发光的。该区域是恒星形成的温床,是 200 多颗最热、质量最大的恒星的家园,它们都处于生命的早期阶段。图片来源:NASA、ESA、CSA、STScI恒星的形成及其所处的混沌环境是宇宙研究中研究得最透彻的领域之一,但同时也是最神秘的领域之一。美国国家航空航天局(NASA)的詹姆斯-韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)正在以前所未有的方式揭开这些复杂过程的神秘面纱。韦伯望远镜的近红外相机(NIRCam)和中红外光谱仪(MIRI)拍摄的两幅新图像展示了恒星形成区NGC 604,它位于三角座星系(M33)中,距离地球273万光年。在这些图像中,洞穴般的气泡和伸展的气体细丝刻画出了比过去看到的更详细、更完整的恒星诞生过程。在 NGC 604 的尘封气体包层中,隐藏着 200 多颗最炽热、质量最大的恒星,它们都处于生命的早期阶段。这些恒星分为 B 型和 O 型,后者的质量可能是太阳的 100 多倍。在附近的宇宙中发现如此密集的恒星是非常罕见的。事实上,在我们的银河系中也没有类似的区域。大质量恒星的集中,加上相对较近的距离,意味着 NGC 604 为天文学家提供了一个在这些天体生命早期对其进行研究的机会。这段视频比较了哈勃太空望远镜的 WFPC2(宽视场和行星相机 2)在可见光下、詹姆斯-韦伯太空望远镜的 NIRCam(近红外相机)在近红外下以及韦伯的 MIRI(中红外光谱仪)在中红外下拍摄的恒星形成区 NGC 604 的图像。资料来源:NASA、ESA、CSA、Alyssa Pagan(STScI)在韦伯的近红外 NIRCam 图像(图像位于本页顶部)中,最明显的特征是呈鲜红色的卷须状和团块状发射物,它们从看起来像空地或星云中的大气泡的区域延伸出来。来自最亮、最热的年轻恒星的恒星风刻画出了这些空洞,同时紫外线辐射使周围的气体电离。这些电离氢呈现出白色和蓝色的幽光。韦伯近红外图像中明亮的橙色条纹标志着碳基分子的存在,这种分子被称为多环芳烃(PAHs)。这种物质在星际介质以及恒星和行星的形成过程中发挥着重要作用,但其来源却是一个谜。当你远离眼前的尘埃空地时,更深的红色代表分子氢。这种较冷的气体是恒星形成的主要环境。这幅由韦伯的 NIRCam(近红外相机)拍摄的 NGC 604 图像显示了罗盘箭头、比例尺和供参考的色键。向北和向东的罗盘箭头显示了图像在天空中的方位。刻度条标注的单位是光年,即光在一个地球年所走过的距离。(光传播的距离等于刻度条的长度需要 3 年)。一光年约等于 5.88 万亿英里或 9.46 万亿公里。这张图片显示的是不可见的近红外光波长,这些波长已被转换成可见光的颜色。色键显示了收集这些光线时使用了哪些 NIRCam 滤光片。每个滤光片名称的颜色就是用来表示通过该滤光片的红外光的可见光颜色。资料来源:NASA、ESA、CSA、STScI韦伯望远镜精湛的分辨率还让我们了解到一些以前看起来与主星云无关的特征。例如,在韦伯的图像中,有两颗明亮、年轻的恒星在中央星云上方的尘埃中挖出了洞,通过弥漫的红色气体连接在一起。在美国国家航空航天局哈勃太空望远镜的可见光成像中,这两颗恒星看起来是独立的斑点。韦伯用中红外波段观测到的景象也从一个新的角度展示了这一区域丰富多彩的动态活动。在 NGC 604 的 MIRI 视图中(页首第二张图片),恒星的数量明显较少。这是因为热恒星在这些波长下发出的光要少得多,而较大的较冷气体和尘埃云则会发光。这张图片中看到的一些恒星属于周围的星系,它们是红超巨星这些恒星温度低,但体积非常大,直径是太阳的数百倍。此外,在 NIRCam 图像中出现的一些背景星系也逐渐消失。在 MIRI 图像中,蓝色的物质卷须表示多环芳香烃的存在。据估计,NGC 604 的年龄约为 350 万年。发光气体云的直径约为 1300 光年。编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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