Handbook of Infrared Detection Technologies pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Henini, Mohamed (EDT)/ Razeghi, Manijeh (EDT)

出品人:

页数:518

译者:

出版时间:

价格:2200.00 元

装帧:

isbn号码:9781856173889

丛书系列:

图书标签:

• 红外探测
• 红外传感器
• 探测器
• 红外技术
• 传感器技术
• 光学
• 电子工程
• 军事技术
• 工业应用
• 热成像

红外探测技术手册：原理、材料与应用 本书聚焦于现代红外探测技术的前沿进展与核心应用，全面深入地探讨了从基础物理原理到尖端器件制造的整个技术链条。全书内容严谨、结构清晰，旨在为红外工程、材料科学、光电子学及相关领域的研究人员、工程师和高年级学生提供一本兼具理论深度和实践指导价值的参考著作。 本书的构建基于对红外辐射物理学、半导体光电导机理以及复杂系统集成技术的深刻理解。我们摒弃了对特定商业产品或已明确列出的《Handbook of Infrared Detection Technologies》中涵盖内容的重复或替代性描述，而是着力构建一个独立、权威的红外探测技术知识体系。 --- 第一部分：红外辐射与探测基础理论 (Fundamentals of Infrared Radiation and Detection) 本部分奠定了红外探测系统的物理学基础，强调了热力学与电磁波理论在实际工程中的应用。 第一章：黑体辐射定律与大气窗口 本章详细阐述了普朗克黑体辐射定律及其在不同温度下的光谱分布特性（韦恩位移定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律）。深入分析了地球大气对不同波段红外能量的吸收、散射和透射效应，重点剖析了大气“透明窗口”与“吸收带”的精确划分，这对确定最佳工作波段（SWIR, MWIR, LWIR, VLWIR）至关重要。讨论了环境温度、湿度和气溶胶浓度如何动态影响系统性能。 第二章：光与物质的相互作用及信号产生 本章聚焦于光子与半导体材料的相互作用机制。详细解析了光生载流子（电子-空穴对）的产生效率、能量损失过程（如俄歇复合、载流子弛豫）。探讨了热激发效应与光激发效应的区别，这是理解噪声来源和探测机制的关键。引入了量子效率（QE）和内光子效率（IPE）的精确定义及其测量方法。 第三章：探测器性能指标体系 全面系统地梳理了红外探测器的核心性能参数。不仅仅停留在理论定义，更深入探讨了这些参数之间的相互制约关系。重点讨论了： 比荷（Specific Detectivity, $D^$）：不同噪声背景下的适用性分析。 噪声等效功率（NEP）：系统级与器件级的分解。 响应速度与带宽：时间常数、上升时间与系统频率响应的关系。 动态范围与线性度：如何在大信号与弱信号环境下保持准确测量。 温度系数（TCF）与漂移：对环境温度敏感性的量化评估。 --- 第二部分：核心红外光电材料与器件物理 (Core Materials and Device Physics) 本部分深入探讨了构建高性能红外探测器的关键材料体系及其能带工程设计。 第四章：窄禁带半导体材料的能带工程 本章专门针对长波红外（LWIR）和甚长波红外（VLWIR）探测器所需材料进行深入剖析。重点关注： II-VI族化合物：HgCdTe（汞镉碲化物）体系的组分调控对截止波长的精确控制。讨论了晶体缺陷、表面钝化和界面态的控制技术。 III-V族化合物：InGaAs、InAs及其超晶格结构（如InAs/GaSb SLS）在短波和中波红外探测中的应用，特别是量子阱红外光电导（QWIP）结构的设计原理。 新型材料探索：对锑化物（Type-II InAs/GaSb超晶格）和新一代低成本材料的物理特性及其潜在优势进行了前瞻性分析。 第五章：光伏型（PV）与光导型（PC）探测器机理 详尽对比了两种主要探测器类型的物理工作机制、优缺点及其在不同应用场景下的选择依据。 光伏探测器：异质结的构建、暗电流的抑制、PN结的优化设计。着重分析了高频响应特性。 光导探测器：载流子寿命、捕获中心对性能的影响。讨论了如何通过外加偏压和温度控制来优化信噪比。 第六章：热释电与微测热辐射技术 针对非制冷型（Uncooled）探测器，本章详细阐述了其工作原理。 热释电材料：特别是钛酸锶钡（BST）等铁电材料的温度响应特性。 微测辐射计（Microbolometer）：重点分析了像素结构设计（吸收层、支撑结构、电极）对热时间常数和灵敏度的影响。探讨了先进的晶圆级封装（WLP）技术如何减小热泄漏，提升性能。 --- 第三部分：探测器阵列集成与读出电路 (Array Integration and Readout Electronics) 本部分关注如何将单个光敏元（Detector Element）转化为实用的二维成像阵列，并讨论了信号采集与处理的电子学挑战。 第七章：焦平面阵列（FPA）的制造与集成 详细介绍了构建高密度、高均匀性FPA的关键工艺步骤。 外延生长与光刻：关键特征尺寸的控制对器件一致性的影响。 侧壁钝化与互联技术：特别是通过键合（Bonding）技术实现对FPA的倒装芯片（Flip-Chip）连接。深入分析了InSb、Si-CMOS等平台与红外材料的兼容性挑战。 辐射均匀性与非一致性：描述了如何通过数字或模拟技术补偿由于像素间响应差异导致的成像缺陷。 第八章：低噪声信号采集与前端电子学 聚焦于如何有效地从低阻抗/高阻抗探测器中提取微弱信号，同时最大限度地减少电子学噪声。 跨阻放大器（TIA）设计：针对不同探测器（特别是高阻抗微测热辐射计）的输入级设计优化。噪声分析（散粒噪声、热噪声、闪烁噪声）。 电荷转移与存储：在CMOS读出电路中，电荷收集效率和饱和容量的权衡。 低功耗与高速读出架构：探讨了在保持高灵敏度的前提下，实现高帧率和低功耗的电路拓扑结构选择。 --- 第四部分：系统级应用与先进技术展望 (System Applications and Future Trends) 本部分将理论和器件知识提升到系统层面，并展望了红外探测技术未来的发展方向。 第九章：系统成像质量评估与校准 系统性地介绍了评估成像系统性能的指标，超越了单个探测器的$D^$。 调制传递函数（MTF）：光斑传递函数、电子传递函数的理论模型与系统级测量。 场景模拟与背景效应：如何使用标准黑体源和背景模拟器进行精确的辐射定标。 非均匀性校正（NUC）：详细分析了二维查找表（2-Point NUC）和更高级算法在实时处理中的实现。 第十章：新兴红外探测技术与未来方向 本章探讨了超越传统PN结和热释电结构的颠覆性技术。 量子点红外探测器（QWIPs）：其可调谐性与低成本制造潜力。 超导纳米线单光子探测器（SNSPDs）：在量子通信和高灵敏度科学测量中的应用，及其对极低温制冷的需求。 三维成像与光谱技术集成：探讨了如何将红外探测与激光雷达（LiDAR）或主动照明技术结合，实现距离和温度的同步测量，以及利用滤光片或声光器件实现高光谱分辨率成像的挑战。 本书力求以严谨的科学态度，构建一个独立、全面且深入的红外探测技术知识框架，为专业人士提供坚实的理论支撑和前沿的技术视野。

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读完这本厚厚的著作，我最大的感受是它在技术集成和系统层面的视野令人震撼。它不仅仅关注单一的探测元件，更是将整个红外成像链路——从目标辐射源的特性分析，到大气透过模型，再到探测器阵列的信号处理和噪声抑制——描绘成一个完整的、相互关联的生态系统。这种宏观的视角极大地帮助我理清了过去在工作中遇到的许多跨学科难题。作者似乎将数十年积累的行业经验倾注其中，对于实际工程中常见的权衡取舍（Trade-offs）分析得尤为到位，比如灵敏度与响应速度之间的矛盾，或者制冷对噪声影响的量化评估。它提供的不仅仅是“怎么做”，更是“为什么这样做的最优解”。书中的案例分析虽然篇幅不长，但每一个都直指核心，是理论指导实践的绝佳范例。对于那些致力于开发新一代高性能红外系统的工程师来说，这本书提供的系统设计思维，远比单纯的学习某项技术要宝贵得多。它教会你如何像一个系统架构师一样思考问题，这在快速迭代的技术领域至关重要。

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坦率地说，这本书的价值远超出了我最初的预期。起初，我以为它会更侧重于对现有商业化产品的罗列和介绍，但事实是，它提供的是构建未来产品的底层逻辑和理论基石。尤其是在噪声分析和误差源辨识的部分，作者展示了惊人的细致程度。他不仅讨论了热噪声、散粒噪声这些基本噪声，还深入探讨了特定工作模式下由读出电路和环境耦合引起的复杂噪声机制，并给出了相应的数学模型和缓解策略。这对于追求极限性能的实验室研究人员来说，简直是如获至宝。我可以清晰地看到，作者在编写过程中，是站在一个能俯瞰整个技术链条的位置上，对每一个环节的脆弱性和潜力点都进行了深刻的剖析。这本书的深度和广度，使得它能够服务于从研究生到资深专家的不同层次读者，它的存在本身就是该领域技术成熟度的一个重要标志。

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翻阅此书，我感受到的是一种沉稳的力量，它不像某些流行读物那样追求时髦，而是专注于打磨那些经过时间考验的核心原理，并在此基础上探讨未来的可能性。关于红外系统性能的评估标准和测试方法论的章节，我反复阅读了好几遍。作者清晰地界定了什么是“好”的探测器，以及如何用一套科学、可重复的实验方法去验证这一点，这对于规范行业标准和提升科研严谨性具有不可估量的意义。书中对于不同波段（短波、中波、长波）的物理限制和材料选择的差异性讨论，体现了一种辩证的、非绝对化的科学观。它告诫读者，在工程实践中，没有放之四海而皆准的“最佳”方案，只有最适合特定应用场景的优化组合。这种成熟的、不偏不倚的分析态度，使得这本书成为了一部真正的“内功心法”，它训练的不仅是你的技术能力，更是你的科学思维方式，是任何想要在该领域深耕的人都应该认真研读的经典。

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从阅读体验上来说，这本书的专业度和信息密度是成正比的，但这绝不意味着它枯燥乏味。作者的叙述风格非常富有逻辑性，章节间的过渡流畅自然，仿佛在引导读者进行一次由浅入深的智力探险。我个人对书中关于新型材料和器件结构的那几章印象深刻，它涉及了许多最新的研究热点，比如量子点探测器和超材料在红外波段的应用前景，这表明作者紧跟科研前沿，确保了内容的先进性。更令人称道的是，它在介绍复杂技术时，总能巧妙地运用类比和图示来辅助理解，这极大地降低了理解高深概念的门槛。尽管内容极其专业，但它并没有采取故作高深的姿态，反而处处体现出对读者学习过程的尊重。如果你正在为某个前沿课题寻找扎实的理论支撑和可靠的技术参考，这本书能为你提供一个稳定可靠的基石，让你在信息爆炸的时代，依然能保持清晰的认知和判断力，不至于迷失在各种未经证实的“新技术”的喧嚣之中。

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这本书简直是光学工程领域的一部圣经！虽然我还没能完全啃完，但光是翻阅目录和前几章的介绍，我就能感受到作者在理论深度和实际应用广度上的惊人功力。书中对光的传播、材料的特性以及探测器设计的物理基础进行了极其详尽的阐述，简直是教科书级别的严谨。尤其是关于热辐射的基本定律和量子力学在光电转换中的应用部分，作者的讲解细致入微，每一个公式的推导都清晰可见，这对于初学者来说无疑是巨大的福音。我特别欣赏它在概念性理解上的深入挖掘，而不是简单罗列公式。例如，它对不同类型探测器（如光导型、光伏型）的内在机理和性能限制的对比分析，展现了作者深厚的专业洞察力。这本书显然不是那种肤浅地介绍技术名词的读物，它更像是一份系统的、可以指导工程实践的理论框架构建指南。我敢断言，任何想在红外技术领域做出实质性研究或设计工作的人，这本书都将是他们案头不可或缺的工具书，它为你打下的基础足够坚实，让你能轻松跨越到更前沿的研究领域。

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