TWI414797B - 電磁波檢測裝置 - Google Patents

Description

電磁波檢測裝置

本發明涉及一種電磁波檢測裝置，尤其涉及一種基於奈米碳管之電磁波檢測裝置。

在先前技術中，用於檢測電磁波某一偏振方向之強度之檢測裝置通常包括一偏振片及一設置在偏振片之後之光敏介質。該偏振片由一組平行且間隔設置之絲線結構組成。其具體之檢測過程為，當電磁波入射到所述偏振片時，振動方向平行於絲線結構之電磁波被該偏振片吸收，而振動方向垂直於該絲線結構之電磁波則會通過該偏振片並照射到所述光敏介質，所述光敏介質經該偏振電磁波照射之後，其電阻將發生變化，通過檢測該電阻之變化值即可檢測出所述偏振電磁波之強度。

請參見“Review of passive imaging polarimetry for remote sensing applications”,Applied optics,J.Scott Tyo et al,Vol.45,No.22,P(5453-5469),2006。為實現同時檢測電磁波兩個不同偏振方向之強度，該文獻揭示一電磁波檢測裝置，其包括並排之設置在同一平面內之兩個偏振片，以及分別設置在該兩個偏振片後之兩個光敏介質，該兩個偏振片中之絲線結構相互垂直。在檢測之過程中，採用兩束相同之電磁波分別照射該兩 個偏振片，由於該兩個偏振片之絲線結構排列方向不同，故通過該兩個偏振片之電磁波之偏振方向也不同，當該兩束具有不同偏振方向之電磁波分別照射到與其相對之光敏介質之後，該兩個光敏介質之電阻發生改變，通過檢測該兩個光敏介質之電阻變化值即可同時獲得上述電磁波兩個不同偏振方向之強度。

然，上述電磁波檢測裝置為能測得入射電磁波兩個偏振方向之強度需要兩個光敏介質，增加了製造成本和體積，且測試時需要兩束電磁波，限制了其在實踐中之廣泛應用。

有鑒於此，提供一種具有較小之體積且成本較低，可同時檢測同一束電磁波兩個偏振方向之強度之電磁波檢測裝置實為必要。

一種電磁波檢測裝置，其包括至少一個電磁波檢測單元，其中，每個電磁波檢測單元包括：一第一奈米碳管結構，該第一奈米碳管結構包括複數沿第一方向延伸之奈米碳管；兩個第一電極相互間隔且分別與該第一奈米碳管結構電連接；一第二奈米碳管結構，該第二奈米碳管結構包括複數沿第二方向延伸之奈米碳管，該第二奈米碳管結構與該第一奈米碳管結構相對且間隔設置，且該第一方向與第二方向垂直；及兩個第二電極相互間隔且分別與該第二奈米碳管結構電連接。

一種電磁波檢測裝置，其包括：複數按行及列排布之電磁波檢測單元，其中，該每個電磁波檢測單元包括：一第一奈米碳管結構，該第一奈米碳管結構包括複數沿第一方向延伸之奈米碳管；兩個第一電極相互間隔且分別與該第一奈米碳管結構電連接；一第 二奈米碳管結構，該第二奈米碳管結構包括複數沿第二方向延伸之奈米碳管，該第二奈米碳管結構與該第一奈米碳管結構相對且間隔設置，且該第一方向與第二方向垂直；及兩個第二電極相互間隔且分別與該第二奈米碳管結構電連接；複數相互平行且間隔設置之第一導電條，該第一導電條包括兩個相互平行且間隔設置之第一導電線，該一第一導電線與一行之每個電磁波檢測單元之一第一電極電連接，該另一第一導電線與另一行之每個電磁波檢測單元之一第二電極電連接；以及複數相互平行且間隔設置之第二導電條，該第二導電條包括兩個相互平行且間隔設置之第二導電線，該一第二導電線與一列之每個電磁波檢測單元之另一第一電極電連接，該另一第二導電線與另一列之複數電磁波檢測單元之另一第二電極電連接。

相較於先前技術，本發明提供之電磁波檢測裝置中相對設置之第一奈米碳管結構和第二奈米碳管結構分別包括複數沿同一方向延伸之奈米碳管，且該第二奈米碳管結構包括之複數奈米碳管與第一奈米碳管結構中包括之複數奈米碳管相互垂直，故該第一奈米碳管結構和第二奈米碳管結構即可使入射電磁波發生偏振，還可同時分別通過自身電阻之變化檢測被吸收之具有一定偏振方向之電磁波之強度，即無需額外之光敏元件，體積較小且成本較低。

10，20‧‧‧電磁波檢測裝置

12，22‧‧‧第一奈米碳管結構

14，24‧‧‧第二奈米碳管結構

143‧‧‧奈米碳管片段

145‧‧‧奈米碳管

16，26‧‧‧第一電極

17，27‧‧‧支撐體

18，28‧‧‧第二電極

19‧‧‧第一訊號檢測裝置

21‧‧‧第二訊號檢測裝置

200‧‧‧電磁波檢測單元

260‧‧‧第一導電條

2600‧‧‧第一導電線

280‧‧‧第二導電條

2800‧‧‧第二導電線

圖1為本發明第一實施例提供之電磁波檢測裝置結構示意圖。

圖2為本發明第一實施例提供之電磁波檢測裝置中奈米碳管拉膜局部放大結構示意圖。

圖3為本發明第一實施例提供之電磁波檢測裝置中奈米碳管拉膜之掃描電鏡照片。

圖4為本發明第一實施例提供之電磁波檢測裝置中之一個奈米碳管線狀結構在一個平面內有序彎折之示意圖。

圖5為本發明第一實施例提供之電磁波檢測裝置中之複數奈米碳管線狀結構在一個平面內相互平行排列之示意圖。

圖6為本發明第一實施例用具有不同強度之電磁波照射電磁波檢測裝置中之奈米碳管結構時，奈米碳管結構之電阻變化率隨溫度變化之曲線圖。

圖7為本發明第一實施例提供之奈米碳管結構之電阻變化率與入射電磁波之偏振方向和奈米碳管結構中奈米碳管長度方向之間之夾角之關係。

圖8為本發明第一實施例在真空和非真空環境下，用不同強度之電磁波照射電磁波檢測裝置中之奈米碳管結構時，奈米碳管結構之電阻變化率隨溫度變化之曲線圖。

圖9為本發明第二實施例提供之電磁波檢測裝置結構示意圖。

以下將結合附圖詳細說明本發明實施例之熱致發聲裝置及其製備方法。

以下將結合附圖詳細說明本發明實施例之電磁波檢測裝置。

請參閱圖1，本發明第一實施例提供一種電磁波檢測裝置10，其 包括：一第一奈米碳管結構12，一第二奈米碳管結構14，兩個第一電極16，及兩個第二電極18。該第一奈米碳管結構12和第二奈米碳管結構14相對且間隔設置，所述第一奈米碳管結構12包括複數沿第一方向延伸之奈米碳管，所述第二奈米碳管結構14包括複數沿第二方向延伸之奈米碳管，且該第一方向基本垂直於該第二方向。該兩個第一電極16相互間隔且分別與該第一奈米碳管結構12電連接，從一個第一電極16至另一個第一電極16之方向為該第一方向。該兩個第二電極18相互間隔且分別與該第二奈米碳管結構14電連接，從一個第二電極18至另一個第二電極18之方向為該第二方向。所述電磁波檢測裝置10在使用時，待測之電磁波之入射方向優選為垂直於該第一奈米碳管結構12和第二奈米碳管結構14所在之平面，該第一奈米碳管結構12和第二奈米碳管結構14設置在該電磁波之傳播路線上，該待測電磁波依次入射至該第一奈米碳管結構12及第二奈米碳管結構14。

所謂沿同一方向(第一方向或第二方向)延伸係指多數奈米碳管之延伸方向基本平行於該方向，如基本沿該方向擇優取向延伸。所謂擇優取向係指大多數奈米碳管之整體延伸方向基本為該方向。而且，所述大多數奈米碳管之整體延伸方向基本平行於該奈米碳管結構之表面。當然，所述第一、第二奈米碳管結構12、14中存在少數隨機排列之奈米碳管，這些奈米碳管不會對第一、第二奈米碳管結構12、14中大多數奈米碳管之整體取向排列構成明顯影響。所述奈米碳管包括單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管及多壁奈米碳管中之一種或多種。所述單壁奈米碳管之直徑為0.5奈米~10 奈米，雙壁奈米碳管之直徑為1.0奈米~15奈米，多壁奈米碳管之直徑為1.5奈米~50奈米。

具體地，所述第一、第二奈米碳管結構12、14之整體形狀為片狀，可包括至少一奈米碳管膜、至少一奈米碳管線狀結構或其組合。

所述奈米碳管膜包括奈米碳管拉膜、帶狀奈米碳管膜或長奈米碳管膜。

所述奈米碳管拉膜通過拉取一奈米碳管陣列直接獲得，優選為通過拉取一超順排奈米碳管陣列直接獲得。該奈米碳管拉膜中之奈米碳管首尾相連地沿同一個方向擇優取向延伸，且為一自支撐結構，所述自支撐為奈米碳管拉膜不需要大面積之載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該奈米碳管拉膜置於(或固定於)間隔一定距離設置之兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間之奈米碳管拉膜能夠懸空保持自身膜狀狀態。所述自支撐主要通過奈米碳管拉膜中存在連續之通過凡得瓦力(van der Waals attractive force)首尾相連排列之奈米碳管而實現。請參閱圖2及圖3，具體地，每一奈米碳管拉膜包括複數連續且定向排列之奈米碳管片段143，該複數奈米碳管片段143通過凡得瓦力首尾相連，每一奈米碳管片段143包括複數大致相互平行之奈米碳管145，該複數相互平行之奈米碳管145通過凡得瓦力緊密結合。該奈米碳管片段143具有任意之寬度、厚度、均勻性及形狀。所述奈米碳管拉膜之厚度為0.5奈米~100微米。所述奈米碳管拉膜結構及其制備方法請參見馮辰等人於 2008年8月16日公開之第200833862號台灣公開專利申請。

所述帶狀奈米碳管膜為通過將一狹長之奈米碳管陣列沿垂直於奈米碳管陣列長度方向傾倒在一基底表面而獲得。該帶狀奈米碳管膜包括複數擇優取向延伸之奈米碳管。所述複數奈米碳管之間基本互相平行並排排列，且通過凡得瓦力緊密結合，該複數奈米碳管具有大致相等之長度，且其長度可達到毫米量級。所述帶狀奈米碳管膜之寬度與奈米碳管之長度相等，故該帶狀奈米碳管陣列中至少有一個奈米碳管從帶狀奈米碳管膜之一端延伸至另一端，從而跨越整個帶狀奈米碳管膜。帶狀奈米碳管膜之寬度受奈米碳管之長度限制，優選地，該奈米碳管之長度為1毫米~10毫米。所述帶狀奈米碳管膜之結構及其製備方法請參見姜開利等人於2008年6月13日申請之第97122118號台灣專利申請。

所述長奈米碳管膜為通過放風箏法獲得，具體為，使奈米碳管沿著碳源氣體之氣流方向生長，當停止通入碳源氣體之後，該沿氣流方向形成之超長奈米碳管將平行且間隔地傾倒至一接受基底上構成一長奈米碳管膜。該長奈米碳管膜包括複數平行於奈米碳管膜表面之超長奈米碳管，且該複數奈米碳管彼此基本平行排列。所述複數奈米碳管之長度可大於10厘米。所述奈米碳管膜中相鄰兩個超長奈米碳管之間之距離小於5微米。所述長奈米碳管膜之結構及其製備方法請參見王雪深等人於2008年2月29日申請之第97107078號台灣專利申請。

上述奈米碳管拉膜、帶狀奈米碳管膜或長奈米碳管膜為複數時，可共面且無間隙鋪設或/和層疊鋪設，從而製備不同面積與厚度 之第一、第二奈米碳管結構12、14。在由複數共面且無間隙鋪設和/或相互層疊之奈米碳管膜組成之奈米碳管結構中，相鄰兩個奈米碳管膜中之奈米碳管之延伸方向相同。

所述奈米碳管線狀結構包括至少一奈米碳管線。當該奈米碳管線狀結構包括複數奈米碳管線時，該複數奈米碳管線可相互平行組成束狀結構或相互扭轉組成絞線結構。該奈米碳管線可以為非扭轉之奈米碳管線或扭轉之奈米碳管線。所述奈米碳管線狀結構可為單根或多根。請參閱圖4，當為單根時，該單根奈米碳管線狀結構可在一平面內有序彎折成一膜狀結構，且除彎折部分之外，該奈米碳管線狀結構其他部分可看作並排且相互平行排列；請參閱圖5，當為多根時，該多根奈米碳管線狀結構可共面且沿一個方向平行排列或堆疊且沿一個方向平行排列設置。

所述非扭轉之奈米碳管線包括複數沿該非扭轉之奈米碳管線長度方向排列之奈米碳管。具體地，該非扭轉之奈米碳管線包括複數奈米碳管片段，該複數奈米碳管片段通過凡得瓦力首尾相連，每一奈米碳管片段包括複數相互平行並通過凡得瓦力緊密結合之奈米碳管。該奈米碳管片段具有任意之長度、厚度、均勻性及形狀。該非扭轉之奈米碳管線長度不限，直徑為0.5奈米~100微米。該非扭轉之奈米碳管線為將奈米碳管拉膜通過有機溶劑處理得到。具體地，將有機溶劑浸潤所述奈米碳管拉膜之整個表面，在揮發性有機溶劑揮發時產生之表面張力之作用下，奈米碳管拉膜中之相互平行之複數奈米碳管通過凡得瓦力緊密結合，從而使奈米碳管拉膜收縮為一非扭轉之奈米碳管線。該有機溶劑為揮發性有 機溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本實施例中採用乙醇。通過有機溶劑處理之非扭轉奈米碳管線與未經有機溶劑處理之奈米碳管膜相比，比表面積減小，粘性降低。

所述扭轉之奈米碳管線包括複數繞該扭轉之奈米碳管線軸向螺旋排列並沿線之一端向另一端延伸之奈米碳管。具體地，該扭轉之奈米碳管線包括複數奈米碳管片段，該複數奈米碳管片段通過凡得瓦力首尾相連，每一奈米碳管片段包括複數相互平行並通過凡得瓦力緊密結合之奈米碳管。該奈米碳管片段具有任意之長度、厚度、均勻性及形狀。該扭轉之奈米碳管線長度不限，直徑為0.5奈米~100微米。所述扭轉之奈米碳管線為採用一機械力將所述奈米碳管拉膜兩端沿相反方向扭轉獲得。進一步地，可採用一揮發性有機溶劑處理該扭轉之奈米碳管線。在揮發性有機溶劑揮發時產生之表面張力之作用下，處理後之扭轉之奈米碳管線中相鄰之奈米碳管通過凡得瓦力緊密結合，使扭轉之奈米碳管線之比表面積減小，密度及強度增大。

所述奈米碳管線狀結構及其製備方法請參見姜開利等人於2008年11月21日公告之第I303239號台灣公告專利，及於2007年7月1日公開之第200724486號台灣公開專利申請。

該奈米碳管線狀結構具有較大之強度，從而提高了該電磁波檢測裝置10之使用壽命和穩定性。

若所述第一、第二奈米碳管結構12、14為奈米碳管膜或奈米碳管線狀結構之組合時，所述奈米碳管膜中奈米碳管與奈米碳管線狀 結構沿相同方向延伸。

可以理解，上述奈米碳管結構均包括複數基本沿相同方向平行延伸之奈米碳管、至少一個奈米碳管線狀結構或其組合。該奈米碳管結構不限於上述列舉之各種形式之純之奈米碳管膜及奈米碳管線狀結構，只要奈米碳管結構包括之奈米碳管基本沿同一方向延伸，均在本發明保護之範圍內。如，該奈米碳管結構還可為含有其他複合材料之奈米碳管複合膜及奈米碳管複合線狀結構，其中所述複合材料為透光性有機聚合物，該有機聚合物可為聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸乙酯或聚丙烯酸丁酯等。

由於奈米碳管對電磁波之吸收接近絕對黑體，從而使奈米碳管對於各種波長之電磁波具有均一之吸收特性，即該奈米碳管結構可測量紅外線、可見光、紫外線等不同波長範圍之電磁波。進一步地，奈米碳管在吸收了如鐳射等電磁波之能量後溫度上升，從而使奈米碳管結構之電阻也相應發生了變化，該奈米碳管結構可以檢測從微瓦到千瓦之電磁波強度範圍。另，由於奈米碳管具有較小之熱容和較大之散熱面積，故，其對電磁波之回應速度也較快。故，該奈米碳管結構可用於檢測電磁波之強度變化。

另，由於所述第一、第二奈米碳管結構12、14包括之複數奈米碳管、奈米碳管線狀結構或其組合均沿同一方向平行排列，故，當一電磁波訊號首先入射至第一奈米碳管結構12時，振動方向平行於奈米碳管長度方向(第一方向)之電磁波訊號被吸收，垂直於奈米碳管長度方向之電磁波訊號能透過該第一奈米碳管結構12，使原電磁波訊號變為偏振方向垂直於第一方向之偏振電磁波訊號 。由於該第一奈米碳管結構12吸收了偏振方向平行於奈米碳管長度方向之部分電磁波，故該第一奈米碳管結構12之溫度上升，且電阻發生相應改變。之後，該偏振方向垂直於第一方向之偏振電磁波訊號入射至第二奈米碳管結構14。由於第二奈米碳管結構14中之複數奈米碳管與第一奈米碳管結構12中之複數奈米碳管相互垂直設置，即第二奈米碳管結構14中之奈米碳管之長度方向(第二方向)垂直於第一奈米碳管結構12中之奈米碳管之長度方向(第一方向)，故，該偏振方向垂直於第一方向之偏振電磁波訊號被吸收，且第二奈米碳管結構14之溫度升高，電阻也相應發生改變。可見，該第一奈米碳管結構12和第二奈米碳管結構14可分別吸收入射電磁波中兩個偏振方向相互垂直之電磁波，且均會因吸收電磁波而引起溫度升高，並導致電阻之改變。該第一奈米碳管結構12電阻之改變可被連接於第一電極16之第一訊號檢測裝置19檢測。該第二奈米碳管結構14電阻之改變可被連接於第二電極18之第二訊號檢測裝置21檢測。

請參閱圖6至圖8，其中，圖6中之R(300K)指該第一奈米碳管結構12或第二奈米碳管結構14在溫度為300K時之電阻，R(T)指該第一奈米碳管結構12或第二奈米碳管結構14在不同溫度T時之電阻，圖7和圖8中之R_dark指第一奈米碳管結構12或第二奈米碳管結構14未被電磁波照射時之電阻，R_IR指第一奈米碳管結構12或第二奈米碳管結構14被電磁波照射時之電阻。從該圖6至圖8可以發現，該電阻之變化規律具體為該第一、第二奈米碳管結構12、14對電磁波之吸收越強烈，該第一、第二奈米碳管結構12、14之溫度越高 ，其電阻越小；相反，該第一、第二奈米碳管結構12、14對電磁波之吸收越微弱，該第一、第二奈米碳管結構12、14之溫度越低，其電阻越大。根據該電阻變化規律，該第一、第二奈米碳管結構12、14可以檢測電磁波之強度。可見，該第一、第二奈米碳管結構12、14不僅可使入射電磁波發生偏振，還可以同時通過自身電阻之變化檢測被吸收之具有一定偏振方向之電磁波之強度，故，相比於傳統之電磁波檢測裝置，該電磁波檢測裝置10無需額外之光敏元件，體積較小且成本較低。

另，上述第一、第二奈米碳管結構12、14之厚度不宜太厚，太厚則使整個第一、第二奈米碳管結構12、14之單位面積熱容增大，從而使該第一、第二奈米碳管結構12、14相應於入射電磁波之照射而引起之電阻變化所需反應時間較長，有可能降低該電磁波檢測裝置之靈敏度與穩定性。另，該第一、第二奈米碳管結構12、14之厚度越小，單位面積熱容越小，且整個電磁波檢測裝置10之靈敏度越高。該第一、第二奈米碳管結構12、14之單位面積熱容可小於2×10^-4焦耳每平方厘米開爾文(J/cm²‧K)，優選地，該單位面積熱容小於1.7×10^-6焦耳每平方厘米開爾文。但若其厚度太薄則也會使該第一、第二奈米碳管結構12、14之強度變差，在探測過程中容易損壞，影響該電磁波檢測裝置10之使用壽命。優選地，所述第一、第二奈米碳管結構12、14之厚度為0.5奈米~1毫米。本實施例中，所述第一、第二奈米碳管結構12、14均由15層相互層疊之奈米碳管拉膜組成。

所述兩個第一電極16和兩個第二電極18由導電材料形成，具體為 ，該第一電極16和第二電極18之材料可選擇為金屬、導電聚合物、導電膠、金屬性奈米碳管、銦錫氧化物等。該兩個第一電極16和兩個第二電極18之具體形狀結構不限，具體地，該第一電極16和第二電極18可選擇為層狀、棒狀、塊狀或其他形狀。本實施例中，所述兩個第一電極16為相互平行且間隔地設置於所述第一奈米碳管結構12之表面之塊狀銅電極，其中，所述第一奈米碳管結構12中之奈米碳管沿一第一電極16向另一第一電極16延伸。所述兩個第二電極18也為相互平行且間隔地設置於所述第二奈米碳管結構14之表面之塊狀銅電極，其中，所述第二奈米碳管結構14中之奈米碳管沿其中一第二電極18向另一第二電極18延伸。由於奈米碳管具有極大之比表面積，在凡得瓦力之作用下，該第一、第二奈米碳管結構12、14本身有很好之粘附性，故所述兩個第一電極16和兩個第二電極18可分別與所述第一奈米碳管結構12和第二奈米碳管結構14之間直接粘附固定，並形成很好之電接觸。另，也可以採用導電粘結層分別將所述兩個第一電極16固定於第一奈米碳管結構12之表面，將兩個第二電極18固定於第二奈米碳管結構14之表面。

此外，所述電磁波檢測裝置10進一步包括一用於支撐所述第一奈米碳管結構12和第二奈米碳管結構14之支撐體17。該支撐體17之形狀不限，僅需使該第一、第二奈米碳管結構12、14相互間隔並懸空設置即可。所述支撐體17之材料為絕熱材料，如玻璃、陶瓷等。本實施例中，該支撐體17由四個長方體形狀之陶瓷元件組成。其中兩個陶瓷元件分別支撐所述第一奈米碳管結構12之兩端， 具體為使該第一奈米碳管結構12之兩端分別設置於該兩個陶瓷元件之表面，即，該第一奈米碳管結構12之兩端分別通過所述第一電極16和陶瓷元件夾持；另兩個陶瓷元件分別支撐所述第二奈米碳管結構14之兩端，具體為使該第二奈米碳管結構14兩端分別設置於該兩個陶瓷元件之表面，即該第二奈米碳管結構14兩端分別通過所述第二電極18和陶瓷元件夾持。該兩對支撐體17具有不同之高度，從而使第一、第二奈米碳管結構12，14相互間隔。

進一步地，為了定量之測定電磁波兩個不同偏振方向之強度，可設置一與所述兩個第一電極16電連接之第一訊號測量裝置19；同時，可進一步設置一與所述兩個第二電極18電連接之第二訊號測量裝置21。該第一訊號測量裝置19和第二訊號測量裝置21可以為一電流測量裝置或電壓測量裝置，本實施例中所述之第一訊號測量裝置19和第二訊號測量裝置21均為一電流測量裝置。

在應用中，採用所述電磁波檢測裝置10測量電磁波訊號兩個不同偏振方向之強度之方法為：S1，測量所述第一、第二奈米碳管結構12、14在未被電磁波照射時之電阻值R_dark；S2，在相同之條件下用複數強度已知且不同之電磁波分別照射所述第一、第二奈米碳管結構12、14，同時測得用該具有不同強度之電磁波照射該第一、第二奈米碳管結構12、14時，該第一、第二奈米碳管結構12、14之電阻變化率(R_dark-R_IR)/R_dark，其中R_IR為該第一、第二奈米碳管結構12、14被電磁波照射時之電阻值，從而擬合出一條第一、第二奈米碳管結構12、14之電阻變化率與入射電磁波強度之間之關係曲線；S3，在該相同之條件下用一待測之電磁波訊號照 射該電磁波檢測裝置10，用所述第一訊號測量裝置19和第二訊號測量裝置21分別測出此時第一、第二奈米碳管結構12、14之電阻變化率，根據上述已擬合出之第一、第二奈米碳管結構12、14之電阻變化率與入射電磁波強度之間之關係曲線，即可推出該待測電磁波兩個不同偏振方向之強度。

在上述步驟S1和S2中，由於本實施例所述第一奈米碳管結構12和第二奈米碳管結構14相同，均由15層之奈米碳管拉膜構成，故僅需擬合出一條奈米碳管結構之電阻變化率(R_dark-R_IR)/R_dark隨入射電磁波之強度變化關係曲線即可。請參閱圖7，本實施例在真空和非真空環境下分別擬合出了兩條奈米碳管結構之電阻變化率同入射電磁波之強度之間之關係曲線。從圖中可以發現，在真空環境下該第一、第二奈米碳管結構12、14對電磁波之响應較在非真空環境下之响應更靈敏。

在上述S3步驟中，所述待測電磁波直接照射該第一奈米碳管結構12，此時，該電磁波中偏振方向與該第一奈米碳管結構12中之奈米碳管長度方向相同之電磁波被吸收，而電磁波中偏振方向與奈米碳管長度方向垂直之電磁波則透過，因而，該第一奈米碳管結構12因吸收了部分電磁波而發生電阻變化；另，所述透過第一奈米碳管結構12之電磁波則會照射到第二奈米碳管結構14上，由於該第二奈米碳管結構14中之奈米碳管延伸方向與第一奈米碳管結構12中奈米碳管之延伸方向相互垂直，故，入射至其上之電磁波之偏振方向與該第二奈米碳管結構14中之奈米碳管延伸方向相同，且被該第二奈米碳管結構14吸收，從而引起該第二奈米碳管結 構14之電阻也發生變化。通過測量該第一奈米碳管結構12和第二奈米碳管結構14之電阻變化率即可同時獲得該上述待測電磁波兩個不同偏振方向之強度。

請參閱圖9，本發明第二實施例提供一種電磁波檢測裝置20，其包括複數按行和列排布之電磁波檢測單元200。該每個電磁波檢測單元200包括一第一奈米碳管結構22，一第二奈米碳管結構24，兩個第一電極26，及兩個第二電極28。該第一奈米碳管結構22和第二奈米碳管結構24相對並間隔設置，所述第一奈米碳管結構22包括複數沿第一方向延伸之奈米碳管，所述第二奈米碳管結構24包括複數沿第二方向延伸之奈米碳管，且該第一方向基本垂直於該第二方向。該兩個第一電極26相互間隔且分別與該第一奈米碳管結構22電連接，從一個第一電極26至另一個第一電極26之方向為該第一方向。該兩個第二電極28相互間隔且分別與該第二奈米碳管結構24電連接，從一個第二電極28至另一個第二電極28之方向為該第二方向。進一步地，該每個電磁波檢測單元22還可包括用於支撐所述第一奈米碳管結構22和第二奈米碳管結構24之支撐體27。

本實施例與第一實施例基本相同，其區別在於本實施例之電磁波檢測裝置20為由複數陣列排布之電磁波檢測單元200組成，且每個電磁波檢測單元200與上述第一實施例之電磁波檢測裝置10之結構相同。

該複數電磁波檢測單元200可以具有各自之第一方向及第二方向，不同之電磁波檢測單元200之第一方向可以相同或不同，只要 使每個電磁波檢測單元200內部之第一方向基本垂直於第二方向即可。即僅需使每個電磁波檢測單元200中之第一奈米碳管結構22中之複數奈米碳管延伸方向基本垂直於第二奈米碳管結構24中之複數奈米碳管延伸方向即可。當不同之電磁波檢測單元200中之複數第一奈米碳管結構22中之奈米碳管延伸方向不同，且有一相同之電磁波分別照射該複數電磁波檢測單元200時，該複數電磁波檢測單元200可同時檢測該電磁波複數不同偏振方向之強度。其具體之檢測原理及檢測方法與第一實施例相同，在此不再贅述。

該複數電磁波檢測單元200中之複數第一電極26和複數第二電極28之設置方式不限。本實施例中，該電磁波檢測裝置20進一步包括複數第一導電條260和複數第二導電條280，該每個第一導電條260包括兩個相互平行且間隔設置之第一導電線2600，該每個第二導電條280包括兩個相互平行且間隔設置之第二導電線2800。該複數第一導電條260相互平行且間隔設置，該複數第二導電條280相互平行且間隔設置，且該複數第一導電條260和複數第二導電條280相互正交設置，從而形成複數按行和列排列之矩形網格，且在該第一導電條260和第二導電條280相互交叉之位置採用一絕緣片(圖未示)間隔，以避免該第一導電條260和第二導電條280因電接觸而發生短路。所述複數電磁波檢測單元200一一對應之設置在該複數網格中，從而形成陣列結構。該每個第一導電條260中之一第一導電線2600與相鄰一行之每個電磁波檢測單元200之一第一電極26電連接，該另一第一導電線2600與相鄰之另一行 之每個電磁波檢測單元200之一第二電極28電連接，同時，該每個第二導電條280中之一第二導電線2800與相鄰一列之每個電磁波檢測單元200之另一第一電極26電連接，該另一第二導電線2800與相鄰之另一列之複數電磁波檢測單元200之另一第二電極28電連接。可見，該每個電磁波檢測單元200中之兩個第一電極26分別與一第一導電線2600和一第二導電線2800電連接，兩個第二電極28分別與另一第一導電線和另一第二導電線2800電連接。該與第一電極26電連接之第一導電線2600和與第二電極28電連接之第一導電線2600相鄰且通過該電磁波檢測單元200間隔，該與第一電極26電連接之第二導電線2800和與第二電極電連接之第二導電線2800相鄰且通過該電磁波檢測單元200間隔。該複數第一導電條260和複數第二導電條280之設置目的為便於該複數電磁波檢測單元200與外部控制電路電連接。

由於該電磁波檢測裝置20包括複數陣列排布之電磁波檢測單元200，且每個電磁波檢測單元200中均包括兩個第一、第二奈米碳管結構22、24，該第一、第二奈米碳管結構22、24中之奈米碳管還可感測紅外線，故該電磁波檢測裝置20還可用於紅外偏振成像。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧電磁波檢測裝置

12‧‧‧第一奈米碳管結構

14‧‧‧第二奈米碳管結構

16‧‧‧第一電極

17‧‧‧支撐體

18‧‧‧第二電極

19‧‧‧第一訊號檢測裝置

21‧‧‧第二訊號檢測裝置

Claims (20)

1. 一種電磁波檢測裝置，其包括至少一個電磁波檢測單元，其改良在於，每個電磁波檢測單元包括：一第一奈米碳管結構，該第一奈米碳管結構包括複數奈米碳管沿第一方向延伸；兩個第一電極相互間隔且分別與該第一奈米碳管結構電連接；一第二奈米碳管結構，該第二奈米碳管結構包括複數奈米碳管沿第二方向延伸，該第二奈米碳管結構與該第一奈米碳管結構相對且間隔設置，且該第一方向與第二方向垂直；及兩個第二電極相互間隔且分別與該第二奈米碳管結構電連接。
2. 如請求項第1項所述之電磁波檢測裝置，其中，所述第一奈米碳管結構或第二奈米碳管結構包括至少一奈米碳管膜、至少一奈米碳管線狀結構或其組合。
3. 如請求項第2項所述之電磁波檢測裝置，其中，所述至少一奈米碳管膜中之奈米碳管大致相互平行且與該奈米碳管膜表面基本平行。
4. 如請求項第2項所述之電磁波檢測裝置，其中，所述至少一奈米碳管膜包括複數通過凡得瓦力首尾相連且沿同一方向擇優取向延伸之奈米碳管。
5. 如請求項第2項所述之電磁波檢測裝置，其中，所述至少一奈米碳管膜為一自支撐結構。
6. 如請求項第2項所述之電磁波檢測裝置，其中，所述至少一奈米 碳管膜包括複數奈米碳管膜，該複數奈米碳管膜共面且無間隙鋪設或層疊鋪設。
7. 如請求項第2項所述之電磁波檢測裝置，其中，所述至少一奈米碳管線狀結構為一個奈米碳管線狀結構，該奈米碳管線狀結構在一個平面內有序彎折成一膜狀結構。
8. 如請求項第2項所述之電磁波檢測裝置，其中，所述至少一奈米碳管線狀結構為複數奈米碳管線狀結構，該複數奈米碳管線狀結構基本平行排列且共面。
9. 如請求項第2項所述之電磁波檢測裝置，其中，所述奈米碳管線狀結構包括至少一非扭轉之奈米碳管線，該非扭轉之奈米碳管線包括複數沿該非扭轉之奈米碳管線長度方向平行排列之奈米碳管。
10. 如請求項第2項所述之電磁波檢測裝置，其中，所述奈米碳管線狀結構包括至少一扭轉之奈米碳管線，該扭轉之奈米碳管線包括複數沿該扭轉之奈米碳管線長度方向呈螺旋狀排列之奈米碳管。
11. 如請求項第1項所述之電磁波檢測裝置，其中，所述第一奈米碳管結構或第二奈米碳管結構之厚度為0.5奈米~1毫米。
12. 如請求項第1項所述之電磁波檢測裝置，其中，進一步包括一用於支撐該第一奈米碳管結構和第二奈米碳管結構之支撐體，以使該第一奈米碳管結構和第二奈米碳管結構相互間隔且懸空設置。
13. 如請求項第1項所述之電磁波檢測裝置，其中，該第一奈米碳管結構或第二奈米碳管結構之單位面積熱容小於2×10^-4焦耳每平方厘米開爾文。
14. 如請求項第1項所述之電磁波檢測裝置，其中，進一步包括一與 所述兩個第一電極電連接之第一訊號測量裝置，和一與所述兩個第二電極電連接之第二訊號測量裝置。
15. 如請求項第1項所述之電磁波檢測裝置，其中，其包括複數按行及列排布之電磁波檢測單元。
16. 如請求項第1項所述之電磁波檢測裝置，其中，所述兩個第一電極分別設置於所述第一奈米碳管結構沿第一方向的兩端，所述兩個第二電極分別設置於所述第二奈米碳管結構沿第二方向的兩端。
17. 一種電磁波檢測裝置，其包括：複數按行及列排布之電磁波檢測單元，其改良在於，該每個電磁波檢測單元包括：一第一奈米碳管結構，該第一奈米碳管結構包括複數沿第一方向排列之奈米碳管；兩個第一電極相互間隔且分別與該第一奈米碳管結構電連接；一第二奈米碳管結構，該第二奈米碳管結構包括複數沿第二方向排列之奈米碳管，該第二奈米碳管結構與該第一奈米碳管結構相對且間隔設置，且該第一方向與第二方向垂直；及兩個第二電極相互間隔且分別與該第二奈米碳管結構電連接；複數相互平行且間隔設置之第一導電條，該第一導電條包括兩個相互平行且間隔設置之第一導電線，該一第一導電線與一行之每個電磁波檢測單元之一第一電極電連接，該另一第一導電線與另一行之每個電磁波檢測單元之一第二電極電連接；以及複數相互平行且間隔設置之第二導電條，該第二導電條包括兩個相互平行且間隔設置之第二導電線，該一第二導電線與一列之每個電磁波檢測單元之另一第一電極電連接，該另一第二導電線與 另一列之複數電磁波檢測單元之另一第二電極電連接。
18. 如請求項第17項所述之電磁波檢測裝置，其中，該複數第一導電條與該複數第二導電條正交設置，形成複數按行及列排布之網格，該複數電磁波檢測單元一一對應之設置於該複數網格中。
19. 如請求項第17項所述之電磁波檢測裝置，其中，該複數電磁波檢測單元之第一方向相同，該複數電磁波檢測單元之第二方向相同。
20. 如請求項第19項所述之電磁波檢測裝置，其中，該複數第一導電條沿第二方向設置，該複數第二導電條沿第一方向設置。