红外热勘探器是在吸收红外辐射后，使勘探资料的温度、电动势、电阻率等发生改变，根据这些改变来反应勘探方针的红外辐射能量或功率。近年来，根据薄膜压电原理的红外勘探器成为国内外红外热勘探器的研讨热门之一，该类勘探器经过谐振薄膜本征温度特性引起传感器谐振频率移动，来反映红外辐射的信息。其间，薄膜压电Lamb波传感器无需电容式传感器驱动所需的物理空隙，而且具有非制冷、低功耗、高CMOS工艺兼容性等优势，成为当时红外勘探中心器材的抱负挑选之一。但是，薄膜压电Lamb波传感器用作红外勘探时，红外辐射与传感器谐振频率之间的相关性有待深入研讨，旨在为勘探器功能的增强供给科学根据。
中国科学院姑苏生物医学工程技术研讨所检验室李传宇、周连群等展开了根据光-热-声效应的薄膜压电Lamb波红外勘探技术研讨。研讨人员根据薄膜压电Lamb波的振荡及传感机制，建立了光-热及热-声转化理论模型，证明了光-热及热-声转化功率与传感器要害物理参数之间的联系。根据理论和试验剖析，提出一种经过Lamb波传感器涂覆聚多巴胺（PDA）纳米粒子的方法（PDA-Lamb）增强红外勘探灵敏度的新方法。
研讨人员将Lamb波传感器的零阶对称（S）形式和零阶反对称（A）形式，以及PDA-Lamb的A形式三种形式作为研讨目标。三种形式在红外光照耀前后别离发生不同的频移，经过比较频率相对移动量来反映红外勘探的灵敏度。结果表明：红外光敞开瞬间，PDA涂覆的Lamb波传感器（PDA-Lamb）谐振频率相对改变量与红外辐射强度呈高度线性联系，PDA-Lamb比未涂覆通道高近1个数量级。灵敏度的增强得益于光-热转化功率的提高，而涂覆前后热-声转化功率根本不变。该研讨为高功能薄膜压电声波红外勘探器的规划与优化供给了参阅根据，将有助于在红外医治等范畴得到使用。
研讨工作得到国家自然科学基金-面上项目（51675517）、江苏省优秀青年基金（BK20160057）等的赞助，相应研讨成果已宣布在Applied Physics Letters（APPL PHYS LETT, 2019, 114(18): 183505）。
图1 （a）一种根据光-热-声效应的非制冷近红外勘探器原理图，（b）红外光照耀前后，Lamb的S、A形式和PDA-Lamb的A形式三种形式频率特性示意图
图2（a）光-热效应下，实测及仿真传感器表面温度改变值随红外光强改变状况，（b）热-声效应下，实测谐振频率相对移动量随温度改变状况
图3 不同红外光强下传感器谐振频率改变状况：（a）PDA-Lamb的A形式，（b）Lamb的S、A形式和PDA-Lamb的A形式相对频率移动量随红外光强改变图
来历：中国科学院姑苏生物医学工程技术研讨所
