紫外线 (UV) 成像是一种专业的摄影和感应技术，用于捕捉紫外光谱中的图像，紫外光谱的波长范围约为 10 纳米到 400 纳米。由于人眼对紫外线不敏感，该技术依赖于专门的光学传感器、镜头和滤光片来检测紫外光子并将其转换为可见的、可分析的数据。
紫外线成像广泛应用于各种科学、工业和法医领域，以揭示在标准光学照明下不可见的特征、缺陷和现象。
操作原理
标准成像传感器和光学镜头在紫外光谱中通常效率极低或完全不透明。标准玻璃会吸收紫外线，尤其是在 350 纳米以下的波长。因此，紫外线成像系统需要对其光学元件和传感器架构进行特定修改。
光学元件
为了让紫外线通过并到达传感器，镜头必须由特殊的、高透射率材料而非标准光学玻璃制成。常用材料包括石英、氟化钙和熔融石英。此外，光学带通滤光片经常用于隔离特定的紫外波长（例如 UVA、UVB 或 UVC），同时严格阻挡可见光和红外光。这确保了最终图像仅代表物体的紫外反射或发射。
传感器
大多数商用数码相机使用的传感器都配有拜耳滤光片和微透镜，会吸收紫外线辐射。真正的紫外线成像通常采用经过专门修改的单色电荷耦合器件 (CCD) 或互补金属氧化物半导体 (CMOS) 传感器。常用技术包括：
- 背部减薄（背照式）：去除传感器的衬底层，使感光硅直接暴露在入射紫外光子下，防止电路吸收。
- 磷光体涂层：在传感器上涂覆发光涂层（如 Lumogen），该涂层吸收紫外线并以标准硅传感器可以轻松检测到的可见波长快速重新发射。
- 专用半导体材料：使用宽带隙材料，如氮化镓 (GaN) 或碳化硅 (SiC)，它们对紫外线天然敏感，对可见光“盲”。
紫外线成像模式
反射紫外线成像
在此模式下，物体由专用紫外光源（或阳光）照明，相机（配有紫外线通过/可见光阻挡滤光片）捕捉从物体反射的紫外线。该技术对于观察浅层表面纹理、微观划痕以及不同材料独特的紫外线吸收特性非常有效。
紫外荧光成像
虽然从技术上讲是混合光谱技术，但紫外荧光与紫外线成像密切相关。它涉及用紫外线照射物体以激发材料内的电子。当电子返回基态时，它们会以更长的可见波长发射光。在此设置中，相机通常配有紫外线阻挡滤光片，以仅捕捉发射的可见荧光，同时忽略激发光。
应用
在可见光成像不足的许多领域，紫外线成像发挥着关键作用。
工业和电气检查
紫外线成像最突出的用途之一是检测高压电气设备中的电晕放电。电晕放电主要在 UVC 波段发射光。通过使用专门的“日光盲”紫外相机（阻挡 280 纳米以上的所有光），检查人员可以在光天化日之下检测到故障绝缘子、电弧和漏电，而不受太阳背景辐射的干扰。
法医学和执法
法医调查人员使用紫外线成像来发现犯罪现场的微量证据。反射紫外线成像可以揭示难以发现的非多孔表面上的咬痕、瘀伤和潜在指纹。紫外荧光常用于检测生物体液、枪击残留物以及伪造或化学改变的文件。
半导体制造
随着半导体技术节点越来越小，用于检测它们的光波长也必须减小以保持足够的分辨率。深紫外 (DUV) 成像被广泛用于自动光学检测 (AOI) 系统，以在光刻过程中检测硅晶圆上的亚微米级缺陷、颗粒和不规则性。