“碲镉汞半导体材料在低温下工作灵敏度非常高，可以做成单元、多元或者焦平面列阵红外器件，像素很多。如果做成红外相机，放在飞机上，进行对地观测，就是航空遥感；放到卫星上对地观测，那就是航天遥感。”褚君浩说，中国的风云四号气象卫星里红外波段成像都是用碲镉汞探测器，加上可见光波段探测器，白天黑夜都可以观测风云，使得我国现在的气象报告都特别准。“而且可以测量大气每一层每一个空间位置的温度、湿度，相当于在对大气做‘CT’。现在台风预报也非常准，我们可以准确地知道台风什么时候到哪里，以什么速度移动，这些都得益于红外传感器，哪怕晚上也可以清楚看到大气的变化。这个技术非常了不起，领跑国际水平。”
大显身手的红外传感器
褚君浩说，红外传感器有三大功能：第一，看清目标物的空间分布，黑暗环境下也能观测。第二，获取目标的热像，可以看到物体的温度分布。随着新冠疫情在全球范围内的大暴发，利用红外热像仪来测量人们的体温就变得越来越普遍。用它来对发热病人进行监控，直观明晰。
除了在人体健康领域、公共安全领域进行检测之外，家庭安全防护、水资源、能源系统、环境监测等领域，也都有很多传感器的应用。比方说，用它来排查电路隐患，能够直观地观察短路情况，因为如果电路中某个部分电流反常变大，温度会同时升高。上海17号线地铁就在使用智慧维保供电平台。很多设备都是用铁箱子包起来的，如果里面发生故障，通过红外热像就能及时观察到温度升高的情况，进行处理。
基于同样的思路，这一技术还应用于火情火灾方面的监控，预报火灾的情况，帮助现场救援找到伤者或火苗位置，从而更加有效地灭火和救援。巴黎圣母院大火，就是将红外热像仪放在无人机上，找到了火苗在哪里，有针对性地进行了灭火处理。未来，红外热像技术有望结合智能机器人，在后火险隐患、火情救援方面发挥更大的作用。
此外，红外传感器可以看到目标物的谱像，也就是看到物体表面反射的光的光谱。不同的物体，有不同的光谱，比如苹果、樱桃、梨、青葡萄，其特征波长都是不一样的，因此波的特征也不一样。通过绘制光谱分布获得物体的光谱特征放入数据库后，就可以通过测量到的光谱比对数据库的光谱来进行各种分析。
“嫦娥三号的月球车上就搭载了我们的光谱仪。抵达月球表面后，可以得到月球表面土壤的光谱，进行分析比对，就能得出月球表面的土壤成分、矿物成分。同样，绕到月亮背面的嫦娥四号也会使用光谱议，这样就能通过所得谱像分析月球表面覆盖的是物质是什么了。”
褚君浩说，最近还有科学家在做大脑的近红外成像：把近红外“打”到大脑中，在里面“兜一圈”后，反射出来，就可以从一个侧面获得大脑的信息。这个试验还可以知道航天员在加速过程和在太空中大脑工作是否正常。将来或许还能进一步看出被试者的情绪或者是否说谎。
太赫兹波段的传感器是近来领域内的热点。很多物质的特征光谱都在这个波段里。通过太赫兹波，科学家们可以非常清晰地看出物品，所以它在医学二维成像、食品检测等很多方面都有应用。现在很多地方安检，比如机场，都在用太赫兹波从较远的地方检测人们是否携带危险物品。此外，国内也已经开始使用太赫兹波检测危险品。褚君浩团队目前正在使用新的原理来研发一种新的太赫兹探测器。
“这种新原理简言之，就是当太赫兹光入射到金属/半导体/金属结构上，在半导体内会产生一个势阱，电子就会从金属一端跑到半导体势阱中，引起半导体电导的变化。这个现象在碲镉汞、锑化铟、铟镓砷、硅等材料上都出现过，我们正是以此来设计太赫兹探测器。”一般的太赫兹探测器需要在深低温环境下工作，褚君浩团队已经设计出一种金属/半导体/金属的三明治结构，从而使得太赫兹探测器可以在常温下工作，这一突破，意义重大。
实际上，目前传感技术除了光谱、光电传感之外，还有压力、振动、声响、化学、生物、单光子等很多种传感器方式。
比如现在有一种聚合物的荧光淬灭效应可以用来探测爆炸物。这类荧光聚合物在含有TNT分子的气氛中，荧光会被淬灭，实现爆炸物预警。再比如压力预警设备，一幢即将坍掉的危房，如果有事先安置传感器在里面，就能够在坍塌前实现预警，及时撤离人员或加固建筑。想想近日在美国佛罗里达州迈阿密海边垮塌的公寓楼，每年都以2毫米的速度在沉降，30年时间里差不多沉降了6厘米。如果有传感器进行压力预警的话，上百人死亡的惨剧应该可以避免。
