在天然氣、煤炭和石油化工的開采生產(chǎn)中，揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）廣泛存在，這類化合物包括很多種類，如天然氣中的主要成分烷烴等，VOCs的泄漏對環(huán)境、工業(yè)生產(chǎn)和居民生活造成嚴(yán)重影響。
近年來，紅外光學(xué)氣體成像技術(shù)異軍突起，可以針對泄露氣體實現(xiàn)無接觸、遠(yuǎn)距離、實時的準(zhǔn)確定位。通過紅外光學(xué)氣體成像技術(shù)，可以第一時間發(fā)現(xiàn)、定位、處置相關(guān)泄露事故，紅外技術(shù)具有高度敏感性，西方發(fā)達(dá)國家長期對我國封鎖、斷供。
通過幾代科研人員的不懈努力，國內(nèi)在非制冷紅外探測器領(lǐng)域能夠?qū)崿F(xiàn)自主國產(chǎn)化，但在高端制冷型紅外探測器材料和芯片方面，特別是近十幾年發(fā)展起來的超晶格制冷探測器技術(shù)，依舊被“卡脖子”。
制造超晶格紅外探測器芯片的生產(chǎn)線
2024年，寧波超晶光電有限公司研制的超晶格紅外芯片以及相關(guān)探測設(shè)備實現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)，填補(bǔ)了國內(nèi)產(chǎn)業(yè)在該領(lǐng)域的空白。近期，浙江在線《向新力》欄目專訪該公司董事長蘆鵬飛，解密背后的科研故事。
零下200度的紅外芯片，呈現(xiàn)50公里遠(yuǎn)的圖像
二類超晶格技術(shù)是種什么樣的技術(shù)呢？蘆鵬飛打個了個比方：超晶格就像是由多層很薄很?。{米級）的半導(dǎo)體，疊起來形成的彩色玻璃；不同材料的組合決定了玻璃的顏色，可以選擇性地讓某些波長的紅外光通過或者吸收，通過設(shè)計不同層的厚度和材料，可以精確控制“讓什么波長的紅外光進(jìn)來”。
在研究院的生產(chǎn)車間，蘆鵬飛詳細(xì)地介紹了超晶格紅外探測器芯片的生產(chǎn)過程，從一片基底材料變?yōu)槟軌蚩辞宄资锿獾哪繕?biāo)的相機(jī)，需要幾百臺高性能的半導(dǎo)體設(shè)備協(xié)同工作，經(jīng)歷上千道工序，任何一道工序出問題，都會導(dǎo)致芯片出現(xiàn)不可逆的損壞。
超晶光電自主研發(fā)的超晶格探測器組件
自建IDM模式，首個“撥改投”
“超晶光電依托深厚的技術(shù)積淀和產(chǎn)業(yè)化能力，在寧波市政府及相關(guān)部門大力支持下，自建了國內(nèi)先進(jìn)水平的超晶格IDM生產(chǎn)線?！碧J鵬飛說。據(jù)悉，超晶光電的全資子公司寧波威遠(yuǎn)光電研究院（寧波紅外光電研究中心）成立于2023年9月，位于鎮(zhèn)海區(qū)招寶智造谷園區(qū)2號樓，是市區(qū)兩級首個“撥改投”項目，寧波唯一專注于全波段紅外探測器芯片的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的單位，帶動了上下游產(chǎn)業(yè)鏈10多個項目在寧波落地，為區(qū)域光電產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新活力。
穿透黑夜，“夜視”遠(yuǎn)方
“在遠(yuǎn)洋航行中，我們的高端紅外相機(jī)，能穿透深不見底的黑夜和迷霧，看到20公里外的輪船、7公里外的平臺作業(yè)人員、4公里外的燈塔，保障航行安全。”蘆鵬飛說。
各種應(yīng)用場景
而在工業(yè)巡檢和?；瘹怏w監(jiān)測領(lǐng)域，高端紅外裝備的應(yīng)用顯得尤為重要?！半m然現(xiàn)在監(jiān)測類的設(shè)備和儀器有很多，但很多只能提供預(yù)警或者數(shù)據(jù)記錄的作用。”蘆鵬飛說，“而我們的高端裝備，能監(jiān)測二氧化碳、一氧化碳、硫化氫、揮發(fā)性有機(jī)化合物氣體等多種氣體，切實反映生產(chǎn)全貌，一旦發(fā)生安全事故，能有效判斷相關(guān)責(zé)任。”目前，這些裝備以全天候、安全非接觸、探測距離遠(yuǎn)、靈敏度高、圖像清晰等優(yōu)勢，在市場站穩(wěn)腳跟。
隨著規(guī)?；a(chǎn)能力的提升和成本的下降，超晶格紅外探測器技術(shù)將逐步走進(jìn)航空航天、低空經(jīng)濟(jì)、海洋經(jīng)濟(jì)、氣象監(jiān)測、新能源汽車和人形機(jī)器人等民用領(lǐng)域，為人類生活提供更廣闊的"夜視"能力。
