红外技术：另一双眼睛看世界

xx_912

<P>　　记者：刘莉</P>

<P>　　主任：陆卫</P>
# z$ d. }. E& G
, o3 h% a) C# v7 [  G7 e; k<P>　　时间：2006年2月8日下午1：30</P>

& f7 S% D2 z3 k8 R4 _<P>　　地点：中国科学院上海技术物理所 </P>

<P>　　-编者按 </P>

+ c7 `% X5 }) o  L7 p* k% J<P>　　每天用到的电视机遥控、根据人的来去而自动开关的自动门、卫生间里利用红外感应传感器自动开关的水龙头和抽水马桶、不用接触身体就能测量体温的红外温度计……这些都是红外光电技术的“妙用”。人们正尝试各种方法捕捉、利用这种肉眼看不见的光，让我们的视野越来越开阔。 </P>
- r% ^" g, ~, U" w
( r: _* H* R/ ?; W<P>　　在一九八九年就被批准为“重点”的红外物理国家重点实验室正是以此为研究目标。新年伊始，记者前往中科院上海技术物理所，听这群与红外线“打交道”的人聊聊他们的故事。 </P>

  H6 b1 W1 H1 G6 R5 R0 L<P>　　2月17日，中央电视台的新闻里播了这样一条消息：中国科学院的研究人员，利用在野外设置的36台红外自动照相机，在新疆天山地区拍摄到濒危动物雪豹的珍贵照片。红外照相机有什么不同，为什么要用它来拍摄？ </P>
- M( f: Q) {5 k/ _) X% r, p$ i
4 V" E' c& C! _<P>　　物理学告诉我们，任何物体在常规环境下都会由于自身分子原子运动不停地辐射出红外能量，物体的温度越高，辐射出的红外线越强。 </P>
0 }# j9 j; b* o6 T4 A3 M
  w- F5 y6 F, M# W<P>　　如果我们能“看”到红外线，那么我们会看到一个更光亮的世界，每一个物体都在发光。这样不论在黑夜还是烟雾弥漫的环境中，我们都可以清晰地分辨周围物体。因此，在夜间没有任何可见光源的情况下，利用特殊的红外相机不需要闪光灯，依然可以拍到物体清晰的形态。 </P>

0 m- p2 z9 k+ Z- J  a<P>　　记者：依靠书本和网络上的解释，我们能得到一些浅薄的关于红外技术的知识，但太皮毛了。您能不能给我们一个更严谨更科学的定义———红外线是什么？ </P>

2 F/ D( B6 u8 U8 b<P>　　陆卫：红外线是介于可见光红端与微波之间的电磁辐射，其波长范围从0&#46;75微米至1000微米，为人眼不可见光线部分。自从1800年英国天文学家威·赫谢耳在研究太阳光谱的热效应时发现以来，它在信息技术与通讯、保健与生命科学、国防与航天、科研与教育等领域中发挥出越来越重要的作用。 </P>

<P>　　记者：红外光电技术被认为是高技术领域中必不可少的内容，这是什么原因？ </P>

<P>　　陆卫：红外光电子学属于信息领域的学科。在当今的信息时代，信息获取与处理一直是十分活跃的领域，它直接决定着当前众多高科技领域发展的水平。在信息获取方面，红外光电技术是一个国家战略高技术领域水平的标志之一。从红外光电技术发展中孕育而生的应用基础性学科———红外光电子学也备受关注。我们实验室就主要从事这方面的研究。 </P>
9 a& S5 h# y1 j: J) y
<P>　　记者：听说我们每天看到的中央气象台天气预报中的云图动画也和红外线有关？ </P>

( R3 S+ Z( M% n" a! N<P>　　陆卫：对，我国在1988年9月首次发射了太阳同步轨道试验气象卫星“风云一号”，现在的“风云”系列卫星上所装的红外摄像机从空间实施对地球观测，可以同时获得可见光、热红外及水汽红外图像。经一系列处理后，就得到了我们每天可以看到的云图，并依据这些信息进行天气预报。 </P>
# v0 v1 o. C2 C) J% M7 Z) b' R
8 f% A) y" |% [, |% x. s% ?. x<P>　　由于红外线穿透云雾的能力比较强，利用灵敏的红外探测器可以在很远的距离以外探测物体发出的红外线，再经仪器的处理，可以显示出被测物体的形状和特征，这叫作红外遥感。利用卫星进行红外遥感，还可以实施对地球勘测，寻找水源、监视森林火灾、估测大面积农作物的长势和收成、发洪水时监测洪水泛滥的面积等。 </P>
" R8 M; V$ ]% U
* I) @  A9 l" z1 s! W5 S<P>　　记者：实验室的工作主要就是围绕红外摄像机吧？ </P>
7 ]8 p9 ?* F' C; j
8 x& y3 g' b1 F, v<P>　　陆卫：确切地说，是上面的探测器。我们围绕探测器的应用开展相应的基础研究。 </P>

<P>　　各种红外光电设备之所以能够“看到”红外光，是因为它们有一个专门对红外线敏感的“眼睛”，人们通常把这种对红外光敏感的元件叫做红外探测器。 </P>
# W) h! F, F/ ~7 ^& L
<P>　　记者：处于红外研究的前沿领域，同时又扮演着“国家队”的角色，实验室具体是如何定位的？ </P>
5 B8 l; T$ d4 S% I4 V
<P>　　陆卫：国际上“国家实验室”的发展都是带着明确的国家使命的，或者是涉及国家战略需求的大领域，或者是科学大工程。我们的任务是将学科最前沿的成果，应用于国家最急需解决的问题中去。所以我们一直在思考，国家重点实验室应如何支撑这个“跨越”的功能；作为一个大国，我国有很多“有与无”的问题要解决，还谈不上水平高低的问题，所以要走另外一条道———能否从国际共享的已有科学积累中，作进一步科学研究，并转变成为解决国家急需的重大关键问题的技术，我们应起到科学与技术之间的“桥梁”作用，在这样的导向下做应用基础研究工作。实验室在国家评估中连获4次优秀，这也是主要原因之一。 </P>

; D  I, ~4 h5 A/ J# W<P>　　记者：那么实验室怎样才能实现“桥梁”的作用？ </P>

<P>　　陆卫：应该说靠一种文化，研究所“工程文化”的精髓和实验室应用基础研究模式相结合的文化，即崇尚为国家目标做大事，以人为本只为做成大事的文化。研究所的学术泰斗汤定元院士、匡定波院士等，都非常关注国家科技白皮书，关注国家的重大需求和国家目标，这种“为国家做大事”的文化深深影响着实验室的每一个人。面向国家重大需求和面向国际学术前沿的结合，是实验室选择、成长、发展的目标。 </P>

( t0 M" A; k7 G* C# d<P>　　实验室近年来在国家重大需求的牵引下，针对国家对红外光电子技术的近期需求，重点研究窄禁带半导体碲镉汞薄膜材料的红外光电子物理和红外焦平面技术基础，研究大面积高性能碲镉汞薄膜材料生长技术，研究长线列和中等规模红外焦平面列阵技术，解决目前国际和国内窄禁带半导体薄膜材料器件研制中普遍关心的物理问题。 </P>

<P>　　记者：这种长期的基础研究积累，是不是为很多关键问题的解决奠定了基础？ </P>

9 n) G; C8 ~6 M1 z<P>　　陆卫：是这样的。例如，风云二号卫星在运行中，一次由于受到太阳黑子和辐射的强烈作用，信息图像受到很大的干扰，航天局很急切地提出问题，寻找原因。当时，实验室正在进行“红外光电材料模拟计算”问题基础研究，结合航天局面临的紧迫问题，从量子力学的基本物理理论层面上解释了相关现象，很快佐证了其中的原因，得到航天局的认可，对认识和解决突发问题做出了贡献。 </P>

$ y0 E* Z3 @8 G4 [0 }7 i% ?+ j<P>　　记者：下一步的工作有什么打算？ </P>
/ d" j- q' w0 N2 `) P+ B
: C) z" ]( d; k( S& P<P>　　陆卫：针对国家对红外光电子技术的中期需求，在沈学础院士和褚君浩院士的指导下，我们重点研究半导体超晶格量子阱等低维结构的红外光电子物理和甚长波红外波段的探测问题，研究铁电薄膜极化物理及其非制冷红外焦平面技术，为我国甚长波红外焦平面列阵和室温工作的非制冷红外焦平面技术提供科学基础。同时实验室还注意研究凝聚态物质和固体低维机构的低能激发过程及其红外光谱学，重视学科交叉的研究，并探索新的生长点。为红外光电子学科和技术的可持续发展和应用提供科学基础。 </P>
. N7 _$ j2 T% z6 q8 c6 O$ V/ ?9 B
9 d3 Z% }2 ?' O5 S) ]1 A<P>　　链接 </P>

<P>　　咱们的实验室</P>
; W, v3 E( O" P8 M
<P>　　实验室在编固定人员32人，其中有中国科学院院士3名、博士生导师10名、研究员11名；国家杰出青年基金获得者3名、百人计划2名。红外物理国家重点实验室是“电子科学与技术”一级博士点和博士后流动站，实验室成立至今共培养博士82名、硕士36名和博士后21名。</P>