遠程熱成像或熱成像技術適用于從醫學和國防到生物學研究或技術故障診斷的眾多應用。在所有這些應用中，遠程熱檢測分為兩大類：紅外（IR）或可見光。隨著MEMS技術（微機電系統）的發展，價格較便宜的輻射熱探測器已經進入消費電子市場，并且能夠以高速和高分辨率記錄熱圖像。但是，基于紅外輻射強度的測量，其熱成像性能固有地受到觀察對象的透明度和發射率的限制。更重要的是，也受到材料和介質（窗口，涂層，基質，溶劑等）的限制。作為主要后果之一，紅外熱像儀想要輕松地(di)與傳統的(de)光學顯微鏡或其他封閉的(de)光學系統（如低溫恒溫器或微流(liu)控單元(yuan)）結合使用(yong)較為(wei)困難。

圖為(wei)可(ke)見光和紅外(wai)熱像(xiang)儀比較

不(bu)受外殼或(huo)紅外吸(xi)收介(jie)質影響的(de)遠程熱(re)成像的(de)另一種方法是(shi)使用(yong)對溫度(du)敏(min)感(gan)的(de)發(fa)光(guang)(guang)(guang)體（即熒光(guang)(guang)(guang)體或(huo)磷光(guang)(guang)(guang)體），并在可見(jian)光(guang)(guang)(guang)譜范圍內(nei)沉(chen)積光(guang)(guang)(guang)致(zhi)發(fa)光(guang)(guang)(guang)（PL）。為了探測物體的(de)溫度(du)，通過紫外線或(huo)可見(jian)（UV-vis）脈沖源（例如，激光(guang)(guang)(guang)或(huo)發(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)極管(guan)，LED）激發(fa)發(fa)光(guang)(guang)(guang)體，然(ran)后通過時間分辨來分析與(yu)溫度(du)相(xiang)關的(de)PL壽命衰(shuai)減探測器。

這種PL壽命方法(fa)具有幾個好處：可以將(jiang)激發功率以及(ji)相應的(de)(de)PL強度調整到(dao)適合(he)探測(ce)器動(dong)態范圍的(de)(de)值。此外(wai)，使(shi)用(yong)紫外(wai)線可見光(guang)(guang)而(er)不是中長(chang)波長(chang)紅外(wai)輻射(she)可以使(shi)該方法(fa)與生物學研究和(he)材(cai)料研究中使(shi)用(yong)的(de)(de)常規光(guang)(guang)譜學和(he)顯微鏡技術(shu)直接集成(cheng)。此外(wai)，可見光(guang)(guang)（400–700 nm）可獲得更高(gao)的(de)(de)空(kong)間分辨率，潛在(zai)地將(jiang)遠程熱(re)成(cheng)像的(de)(de)用(yong)途擴展到(dao)細(xi)胞內和(he)體(ti)外(wai)研究。

為了促進(jin)遠(yuan)程熱(re)成(cheng)(cheng)像技術的發(fa)展和廣泛使用，需要更廣泛的發(fa)光，熱(re)敏和溫(wen)(wen)(wen)度(du)范圍(wei)可(ke)調材(cai)料組合(he)。這(zhe)些(xie)發(fa)射(she)器必(bi)須(xu)表(biao)現出(chu)(chu)完(wan)全可(ke)復制的輻射(she)壽命與溫(wen)(wen)(wen)度(du)的關(guan)系(xi)，并表(biao)現出(chu)(chu)對激發(fa)光強(qiang)度(du)的不變行(xing)為。研究(jiu)者提出(chu)(chu)（1）一類低維鹵化錫發(fa)光體，由于其(qi)強(qiang)烈依賴(lai)溫(wen)(wen)(wen)度(du)，特定化合(he)物的PL壽命而非常適合(he)遠(yuan)程熱(re)成(cheng)(cheng)像；（2）測溫(wen)(wen)(wen)精度(du)低至0.013°C；（3）一種采用飛行(xing)時間（ToF）相機的熱(re)成(cheng)(cheng)像方法，可(ke)實現經濟高(gao)效的高(gao)分辨(bian)率快速熱(re)成(cheng)(cheng)像。

圖(tu)為由封(feng)裝的Cs4SnBr6粉(fen)末組成的樣品的熱像圖(tu)

研究者發現(xian)低(di)維鹵(lu)化(hua)錫在(zai)可調節的(de)溫(wen)度范圍內表現(xian)出(chu)極高的(de)熱敏(min)性。特(te)別是，這(zhe)種發射(she)的(de)特(te)征是單指數衰減，PL壽命對溫(wen)度（高達20 ns°C-1）的(de)依賴性很(hen)大。將這(zhe)些(xie)功(gong)(gong)能應用于寬(kuan)溫(wen)度范圍（-100至110°C）內的(de)高精(jing)度測溫(wen)，并通過將這(zhe)些(xie)低(di)維鹵(lu)化(hua)錫發光(guang)體與ToF-FLI結合，展示了(le)一種遠程光(guang)學(xue)熱成像方法，成功(gong)(gong)實(shi)現(xian)了(le)低(di)成本，精(jing)確(que)和(he)高速的(de)PL熱成像。

參考資料：

Sergii Yakunin?, Bogdan M. Benin?, Yevhen Shynkarenko, et al. High-resolution remote thermometry and thermography using luminescent low-dimensional tin-halide perovskites. Nature Materials. 18:846-852, 2019.