中文摘要：

在MEMS制作工艺基础上发展起来的双材料微悬臂梁阵列(FPA)红外成像新概念，是用光学的方法读取微梁受热变形时呈现在FPA上的热图像。完全不同于已有的热像仪原理，它的非致冷、无读出电路、和热变形效率高等特点大大降低了其制作成本和难度，而其噪声等效温度差可与致冷型热像仪相比。通过预研，我们提出了新的阵列转角光学读出方法，设计制作了无需真空室的FPA，组成红外成像系统，观察到了130℃以上运动物体的热像。本项目是在已有的预研工作基础上，进一步从机理分析与实验研究相结合入手，探讨①改进读出光路和处理方法；②提高微梁温升与变形效率；③在微梁上加入抗基底温漂的机械结构；④提高恒温环性能(<0.005K)；⑤储备仪器小型化的技术。为实现室温物体的热像观察和探索该原理的极限性能，奠定原理和技术上的支撑。

结论摘要：

在MEMS制作工艺基础上发展起来的双材料微悬臂梁阵列（FPA）红外成像新概念，是用光学的方法读取微梁受热变形时呈现在FPA上的热图像。完全不同于已有的热像仪原理，它的非制冷、无读出电路、和热变形效率高等特点大大降低了其制作成本和难度，而其噪声等效温度差(NETD)可与致冷型热像仪相比。本项目研究建立了一套高信噪比的光学读出系统，完成了红外成像原理样机的研制，得到了室温物体的红外图像，NETD可以达到100mK的量级，红外图像采样速度为10幅/每秒。基于微梁单元的优化设计模型，设计制作了不同像素尺寸的多批次的FPA，实验得到的红外图像灰度响应与理论相吻合；建立了微梁反光板初始弯曲影响光学检测灵敏度的理论模型，模拟与实验相吻合；通过对不同真空度下热像灰度相应值的实验测量，开展了FPA探测性能受气压影响的研究；分析了背景涨落噪声、温度涨落噪声、热机械噪声和光学读出噪声对系统性能的影响。部分结果已在Optics Letters, Ultramicroscopy, J. Appl. Phys., Sensors and Actuators A等杂志上发表。同时申请和获授权发明专利10余项。