非制冷中波红外相机：NIT TACHYON与LUXELL技术解析

引言：高温目标探测的另一条技术路线

在激光加工过程监控、工业窑炉监测、气体与火焰探测等应用中，工程师常面临两难：制冷型中波红外（MWIR）相机灵敏度高，但需杜瓦瓶与低温制冷机，体积大、成本高、维护复杂；常见的非制冷长波红外（LWIR）微测辐射热计相机结构简单、成本低，但响应速度通常在毫秒量级，难以捕捉焊接、切割等场景中的瞬态热过程。

New Infrared Technologies（NIT）是一家总部位于西班牙马德里的红外相机厂商，年产FPA（焦平面阵列）达数千片，专注于基于PbSe（硒化铅）材料的非制冷中波红外探测器及相机产品。顶尖科仪（Pinnacle Scientific）作为NIT在中国区域的合作伙伴，代理其TACHYON面阵相机与LUXELL线阵相机系列。本文将从探测器技术原理入手，介绍这两条产品线的核心参数与典型应用，帮助国内激光、机器视觉与工业检测领域的工程师理解其技术特点与选型思路。

一、技术原理：PbSe量子型探测器与非制冷微测辐射热计的区别

非制冷红外探测器按原理大致分两类：一类是以氧化钒、非晶硅为代表的微测辐射热计（microbolometer），依靠红外辐射引起探测元温度、进而引起电阻变化来成像，属于“热探测器”；另一类是以PbSe、InGaAs等半导体材料为代表的“量子型”（光子型）探测器，红外光子直接被材料吸收并激发出可被电路读出的载流子。由于不涉及热平衡过程，量子型探测器的响应速度通常明显快于热探测器。

NIT的TACHYON与LUXELL系列均采用自主研发的VPD（真空蒸镀）PbSe工艺制成的量子型探测器阵列，在室温下即可工作，无需制冷机或杜瓦瓶。根据顶尖科仪产品页给出的参数，TACHYON 1024 FPA裸芯片的探测器时间常数小于2微秒，LUXELL FPA线阵芯片的响应时间为2微秒，均处于微秒量级，可用于捕捉激光加工、焊接、切割等过程中的快速热瞬态。

该系列产品的光谱探测范围为MWIR 1.0–5.0微米，峰值探测波长3.7微米；对应的“最低检测温度”（即可探测目标的下限温度）在100°C左右。这意味着该系列相机的设计定位是激光热斑、明火、熔融金属、高温工件等高温目标的探测与成像，而非常温物体的被动热成像——后者通常是长波微测辐射热计相机的应用领域，选型时应注意区分。

二、TACHYON系列：非制冷MWIR面阵相机

TACHYON系列是NIT的二维面阵相机产品线，从裸芯片到工业化封装相机形成完整梯度，便于OEM集成或直接产线部署。

参数	TACHYON 1024 FPA （裸芯片）	TACHYON 1024 microCAMERA （工业相机）	TACHYON 16K CAMERA / PLUS （工业相机）
探测器材料	VPD PbSe，非制冷	VPD PbSe，非制冷	VPD PbSe，非制冷
FPA分辨率	32×32（1024像素）	32×32（1024像素）	128×128（16384像素）
像素尺寸/间距	130×130 μm / 135 μm	同左	50×50 μm
光谱范围	1.0–5.0 μm（峰值3.7 μm）	同左	同左
最大帧率	10000 fps	1000 Hz	2000 fps（PLUS：4000 fps）
数据接口	数字接口，10位原始数据	USB 2.0，M12工业接口，10位	GigE Vision 2.0（PoE），14位
集成时间	100–1000 μs可编程	100–500 μs	10–1000 μs
防护等级	—	IP67	金属外壳
典型定位	OEM芯片级集成	小型化产线/OEM整机	高帧率工业检测/机器视觉

TACHYON 1024 FPA为裸芯片形态，面向需将探测器直接集成进自有电路与光学系统的OEM客户；TACHYON 1024 microCAMERA是IP67防护等级的工业化整机，采用USB 2.0与M12工业连接器，USB直接供电，标配f=24 mm（F#1.2）镜头，整机尺寸仅约98×49.5×61 mm，适合空间受限的产线集成；TACHYON 16K CAMERA与PLUS版本面向分辨率、帧率要求更高的场合，采用支持PoE的GigE Vision 2.0接口，并支持可配置ROI窗口以提升局部区域采集帧率，PLUS版本另支持硬件NUC校正表。

三、LUXELL系列：非制冷MWIR线阵（扫描式）相机

对于连续生产线上的横向温度分布监测（如玻璃成型、薄膜挤出、卷材焊接等场景），面阵相机未必是最优选择，一维线阵扫描配合产线运动方向即可重建二维热像，此时LUXELL系列更具优势。

参数	LUXELL FPA （裸芯片）	LUXELL CAMERA-S （工业相机）
探测器材料	VPD PbSe，非制冷	VPD PbSe，非制冷
FPA分辨率	1×256线阵	同左
像素尺寸	600×60 μm	同左
光谱范围	1.0–5.0 μm（峰值3.7 μm）	同左
响应时间	2 μs	—
最大行扫描速率	—	300 线/秒
数据接口	需外接读出电子学	USB 2.0，工业连接器
防护等级	—	IP67

LUXELL FPA为1×256像素的线阵裸芯片，读出电子学需另行配套（可选配LUXELL CORE-S电路模块）；LUXELL CAMERA-S则是即插即用的工业化整机，采用USB 2.0接口与IP67防护金属外壳，标配f=35 mm（F#1.1）镜头，最大行扫描速率300线/秒，随机附带NIT软件套件与LabVIEW开发套件，便于快速集成到现有测控系统中。

四、典型应用场景

根据NIT官方资料及顶尖科仪产品页信息，TACHYON与LUXELL系列的典型应用包括：工业制造过程控制（焊接、切割等热加工过程的实时监控）；激光过程监控（熔池/热斑形貌与温度分布分析）；气体与火焰探测（明火、爆燃等高温瞬态事件的快速捕捉）；机器视觉与质量保证（玻璃制造、金属冶炼等高温产线在线检测）；增材制造/3D打印过程监控；以及面向汽车、家电制造、冶金钢铁、石化、玻璃制造等行业的OEM集成方案。

对国内激光加工装备、工业炉窑自动化、玻璃及金属材料在线检测企业而言，这类微秒级响应、无需制冷的中波红外相机可在生产节拍中实时捕捉热过程，弥补常规可见光相机与慢速热像仪之间的技术空白。

五、选型建议

需要对激光加工热斑、焊接熔池等目标进行二维成像时，应选择TACHYON面阵系列：空间受限、接口以USB为主的小型化OEM集成，TACHYON 1024 microCAMERA较为紧凑；分辨率、帧率要求更高且需PoE供电与更长传输距离时，应考虑TACHYON 16K CAMERA或帧率更高的PLUS版本，并可利用ROI窗口功能提升关注区域的采集速度。

若应用场景是沿产线运动方向对条状/卷状材料进行连续横向扫描监测（如玻璃、薄膜、金属带材生产线），LUXELL线阵系列是更贴合的方案：需要深度定制读出电路的OEM项目可选用LUXELL FPA裸芯片配合CORE-S模块，追求快速部署的产线终端检测则可直接选用即插即用的LUXELL CAMERA-S。

无论选择哪一系列，由于该技术路线的最低检测温度在100°C左右，选型前应首先确认被测目标的温度范围是否落在该相机的有效探测区间内；若需要探测常温或更低温度的目标，则应考虑其他制冷型MWIR或非制冷LWIR微测辐射热计类产品。

结语

非制冷PbSe量子型中波红外探测器技术，在无需制冷机的前提下实现了微秒级的响应速度，为激光加工监控、工业高温过程检测等对速度和成本都较为敏感的应用提供了介于制冷型MWIR相机与传统热像仪之间的折中方案。New Infrared Technologies的TACHYON面阵与LUXELL线阵两条产品线，覆盖了从裸芯片、电路模块到IP67工业化整机的完整梯度，可满足不同集成深度与应用场景的需求。

顶尖科仪（Pinnacle Scientific）作为New Infrared Technologies在中国区域的合作伙伴，可为国内激光加工装备制造商、工业自动化系统集成商及科研院所提供TACHYON、LUXELL系列产品的选型咨询、技术支持与现货/订货服务。如您正在评估激光过程监控、气体火焰探测或工业在线热成像方案，欢迎联系我们的技术团队，共同探讨最适合您应用场景的配置方案。