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第一章 基础理论1

1.1 电磁波谱与红外辐射1

1.1.1 红外辐射的发现1

1.1.2 电磁波谱1

1.1.3 电磁波表示2

1.1.4 红外光谱3

1.2 红外辐射理论5

1.2.1 普朗克公式5

1.2.2 斯芯藩—玻耳兹曼定律11

1.2.3 维恩位移定律12

1.3 黑体辐射的简易计算15

1.3.1 f（λT）＝Mλ/Mλm函数15

1.3.2 F（λT）λ＝M0～λ/M0～∞函数16

1.4 红外传输理论19

1.4.1 大气的吸收19

1.4.2 大气的散射24

1.5 红外与微光探测理论29

1.5.1 光电导效应30

1.5.2 光伏效应34

1.5.3 温差电效应35

1.5.4 热释电效应36

1.5.5 光电转换定律37

1.6 噪声理论37

1.6.1 噪声源38

1.6.2 热噪声38

1.6.3 1/f噪声40

1.6.4 产生—复合噪声40

1.6.5 散粒噪声42

1.6.6 背景辐射噪声42

1.6.7 晶体管噪声44

1.6.8 变压器噪声46

1.6.9 值得注意的几个问题46

习题47

参考文献47

第二章 红外辐射源48

2.1 自然红外辐射源48

2.1.1 太阳辐射48

2.1.2 月球及其他恒星、行星的辐射51

2.1.3 地面和云层的辐射52

2.1.4 天空的辐射54

2.2 实验室和工业用辐射源58

2.2.1 绝对黑体58

2.2.2 其他辐射源63

2.3 飞行体与运载工具68

2.3.1 飞机的辐射68

2.3.2 火箭的辐射71

2.3.3 坦克的辐射71

2.3.4 火炮的辐射72

2.4 红外激光源74

2.4.1 钇铝柘榴石（Nd:YAG）激光器75

2.4.2 半导体激光器76

2.4.3 CO2激光器78

2.4.4 染料激光器79

2.4.5 化学激光器81

2.5 红外发光二极管84

2.5.1 红外发光二极管的结构84

2.5.2 典型的红外发光二极管85

2.5.3 新型的红外发光二极管89

习题91

参考文献91

第三章 红外探测器92

3.1 红外探测器的发展概述92

3.1.1 红外探测器的发展92

3.1.2 红外探测器的分类95

3.2 红外探测器的性能参数100

3.2.1 探测器的主要工作条件100

3.2.2 红外探测器的性能参数101

3.2.3 红外探测器性能参数的测量106

3.3 典型的光子红外探测器111

3.3.1 InGaAs探测器111

3.3.2 InSb探测器124

3.3.3 HgCdTe探测器132

3.4 新型红外探测器件与技术148

3.4.1 量子阱红外探测器148

3.4.2 红外单光子探测器156

3.4.3 双／多光子红外探测164

3.4.4 多／超光谱探测169

3.4.5 探测红限的Franz-Keldysh偏移177

习题182

参考文献183

第四章 热像技术190

4.1 概述190

4.2 热探测器的基本工作原理192

4.2.1 基本工作原理192

4.2.2 传热机理分析194

4.3 几种常见的热探测器197

4.3.1 热敏电阻型热探测器197

4.3.2 热释电型探测器209

4.3.3 热电堆红外探测器221

4.4 热探测器器件及热像仪性能分析与比较222

4.4.1 热探测器器件及热像仪性能分析222

4.4.2 热探测器器件性能比较227

4.5 发展趋势229

习题233

参考文献233

第五章 IR图像处理的水平集方法和数值计算236

5.1 水平集方法236

5.2 数值计算240

5.2.1 控制方程的差分格式240

5.2.2 窄代法242

5.3 符号距离函数的生成244

5.3.1 快速行进法244

5.3.2 源点扫描法246

5.4 基于Mumford-Shah模型的水平集方法248

5.4.1 C-V模型249

5.4.2 多相位C-V模型254

5.4.3 多相位阶次C-V模型256

5.4.4 二值Mumford-Shah模型260

5.5 C-V模型在红外图像处理中的应用263

参考文献265

第六章 红外图像融合处理268

6.1 图像融合的基本概念268

6.1.1 图像融合的定义与层次268

6.1.2 图像融合效果的评价271

6.1.3 常用图像融合方法分析278

6.1.4 图像融合的应用280

6.2 可见光与红外图像的融合281

6.3 红外中、长波段图像的融合284

6.3.1 红外中、长波段图像的目标特征比较分析284

6.3.2 基于粗糙集的中、长波段图像的融合285

6.3.3 基于极大值的中、长波段图像的融合294

6.4 红外中波细分波段图像的融合294

6.4.1 红外中波细分波段图像特征比较分析294

6.4.2 基于小波包变换的中波细分图像的融合296

6.5 红外短、长波段图像的融合302

6.5.1 拉普拉斯金字塔算法302

6.5.2 融合规则的确定及融合结果分析304

习题305

参考文献305

第七章 制冷技术308

7.1 概述308

7.2 液态制冷309

7.2.1 杜瓦瓶的工作原理309

7.2.2 杜瓦瓶的分类310

7.2.3 杜瓦瓶研究发展311

7.2.4 杜瓦瓶的应用状况312

7.3 半导体制冷314

7.3.1 半导体制冷技术中的基本效应315

7.3.2 半导体制冷的工作原理317

7.3.3 半导体制冷在红外技术中的应用318

7.3.4 半导体制冷的发展319

7.4 辐射制冷320

7.4.1 W型和L型辐射制冷器321

7.4.2 G型辐射制冷器323

7.4.3 辐射制冷研究应用状况325

7.5 斯特林制冷327

7.5.1 斯特林制冷机的工作原理327

7.5.2 斯特林制冷机的分类327

7.5.3 斯特林制冷机的发展及研究现状332

7.6 其他方式的制冷334

7.6.1 微型节流制冷334

7.6.2 脉冲管制冷338

习题340

参考文献340

第八章 红外技术应用342

8.1 化学腐蚀中的红外监测342

8.1.1 化学腐蚀区热场的实时监测342

8.1.2 基片化学刻蚀面粗糙度的红外实时监测353

8.1.3 腐蚀反应启动时长的红外测定356

8.2 激光微细加工区的红外辐射测温360

8.2.1 激光微细加工及其温度测量的意义360

8.2.2 微小激光曝光区温度测量的原理、装置和难点362

8.2.3 点扩展函数与激光曝光区温度测量的空间分辨能力365

8.2.4 脉冲激光曝光区骤变温度场的测量368

8.3 红外制导370

8.3.1 制导的基础知识370

8.3.2 红外激光制导385

8.3.3 红外末敏制导401

8.4 军用红外夜视407

8.5 红外对抗412

8.5.1 红外有源干扰412

8.5.2 红外无源干扰418

8.6 红外热成像技术最新应用420

8.6.1 医疗应用领域421

8.6.2 设备故障检测425

8.6.3 能耗审核与房屋检修领域热成像技术426

8.6.4 灾难预警与观测429

参考文献430

第九章 微光技术与应用434

9.1 微光探测器件及最新进展434

9.1.1 光电倍增管434

9.1.2 微通道板电子倍增器438

9.1.3 光纤传像元件特性参数及应用442

9.1.4 微光像增强器443

9.2 微光探测系统455

9.2.1 直视微光成像系统455

9.2.2 微光电视系统463

9.2.3 CCD微光摄像机469

9.2.4 成像光子计数探测系统472

习题474

参考文献474