“碲鎘汞半導體材料在低溫下工作靈敏度非常高，可以做成單元、多元或者焦平面列陣紅外器件，像素很多。如果做成紅外相機，放在飛機上，進行對地觀測，就是航空遙感；放到衛星上對地觀測，那就是航天遙感。”褚君浩說，中國的風云四號氣象衛星里紅外波段成像都是用碲鎘汞探測器，加上可見光波段探測器，白天黑夜都可以觀測風云，使得我國現在的氣象報告都特別準?！岸铱梢詼y量大氣每一層每一個空間位置的溫度、濕度，相當于在對大氣做‘CT’?，F在臺風預報也非常準，我們可以準確地知道臺風什么時候到哪里，以什么速度移動，這些都得益于紅外傳感器，哪怕晚上也可以清楚看到大氣的變化。這個技術非常了不起，領跑國際水平?！?

大顯身手的紅外傳感器

褚君浩說，紅外傳感器有三大功能：第一，看清目標物的空間分布，黑暗環境下也能觀測。第二，獲取目標的熱像，可以看到物體的溫度分布。隨著新冠疫情在全球范圍內的大暴發，利用紅外熱像儀來測量人們的體溫就變得越來越普遍。用它來對發熱病人進行監控，直觀明晰。

除了在人體健康領域、公共安全領域進行檢測之外，家庭安全防護、水資源、能源系統、環境監測等領域，也都有很多傳感器的應用。比方說，用它來排查電路隱患，能夠直觀地觀察短路情況，因為如果電路中某個部分電流反常變大，溫度會同時升高。上海17號線地鐵就在使用智慧維保供電平臺。很多設備都是用鐵箱子包起來的，如果里面發生故障，通過紅外熱像就能及時觀察到溫度升高的情況，進行處理。

基于同樣的思路，這一技術還應用于火情火災方面的監控，預報火災的情況，幫助現場救援找到傷者或火苗位置，從而更加有效地滅火和救援。巴黎圣母院大火，就是將紅外熱像儀放在無人機上，找到了火苗在哪里，有針對性地進行了滅火處理。未來，紅外熱像技術有望結合智能機器人，在后火險隱患、火情救援方面發揮更大的作用。

此外，紅外傳感器可以看到目標物的譜像，也就是看到物體表面反射的光的光譜。不同的物體，有不同的光譜，比如蘋果、櫻桃、梨、青葡萄，其特征波長都是不一樣的，因此波的特征也不一樣。通過繪制光譜分布獲得物體的光譜特征放入數據庫后，就可以通過測量到的光譜比對數據庫的光譜來進行各種分析。

“嫦娥三號的月球車上就搭載了我們的光譜儀。抵達月球表面后，可以得到月球表面土壤的光譜，進行分析比對，就能得出月球表面的土壤成分、礦物成分。同樣，繞到月亮背面的嫦娥四號也會使用光譜議，這樣就能通過所得譜像分析月球表面覆蓋的是物質是什么了?！?

褚君浩說，最近還有科學家在做大腦的近紅外成像：把近紅外“打”到大腦中，在里面“兜一圈”后，反射出來，就可以從一個側面獲得大腦的信息。這個試驗還可以知道航天員在加速過程和在太空中大腦工作是否正常。將來或許還能進一步看出被試者的情緒或者是否說謊。

太赫茲波段的傳感器是近來領域內的熱點。很多物質的特征光譜都在這個波段里。通過太赫茲波，科學家們可以非常清晰地看出物品，所以它在醫學二維成像、食品檢測等很多方面都有應用?，F在很多地方安檢，比如機場，都在用太赫茲波從較遠的地方檢測人們是否攜帶危險物品。此外，國內也已經開始使用太赫茲波檢測危險品。褚君浩團隊目前正在使用新的原理來研發一種新的太赫茲探測器。

“這種新原理簡言之，就是當太赫茲光入射到金屬/半導體/金屬結構上，在半導體內會產生一個勢阱，電子就會從金屬一端跑到半導體勢阱中，引起半導體電導的變化。這個現象在碲鎘汞、銻化銦、銦鎵砷、硅等材料上都出現過，我們正是以此來設計太赫茲探測器?！币话愕奶掌澨綔y器需要在深低溫環境下工作，褚君浩團隊已經設計出一種金屬/半導體/金屬的三明治結構，從而使得太赫茲探測器可以在常溫下工作，這一突破，意義重大。

實際上，目前傳感技術除了光譜、光電傳感之外，還有壓力、振動、聲響、化學、生物、單光子等很多種傳感器方式。

比如現在有一種聚合物的熒光淬滅效應可以用來探測爆炸物。這類熒光聚合物在含有TNT分子的氣氛中，熒光會被淬滅，實現爆炸物預警。再比如壓力預警設備，一幢即將坍掉的危房，如果有事先安置傳感器在里面，就能夠在坍塌前實現預警，及時撤離人員或加固建筑。想想近日在美國佛羅里達州邁阿密海邊垮塌的公寓樓，每年都以2毫米的速度在沉降，30年時間里差不多沉降了6厘米。如果有傳感器進行壓力預警的話，上百人死亡的慘劇應該可以避免。