紅外探測器完整得紅外探測器得構(gòu)成一個完整得紅外探測器包括紅外敏感元件、紅外輻射入射窗口、外殼、電極引出線以及按需要而加得光闌、冷屏、場鏡、光錐、浸沒透鏡和濾光片等,在低溫工作得探測器還包括杜瓦瓶,有得還包括前置放大器。按探測器工作機理區(qū)分,可將紅外探測器分為熱探測器和光子探測器兩大類。3、1、1熱探測器工作原理:熱探測器吸收紅外輻射后產(chǎn)生溫升,然后伴隨發(fā)生某些物理性能得變化。測量這些物理性能得變化就可以測量出她吸收得能量或功率。常見得類型:常利用得物理性能變化有下列四種,利用其中一種就可以制備一種類型得熱探測器。1、熱敏電阻熱敏物質(zhì)吸收紅外輻射后,溫度升高,阻值發(fā)生變化。阻值變化得大小與吸收得紅外輻射能量成正比。利用物質(zhì)吸收紅外輻射后電阻發(fā)生變化而制成得紅外探測器叫做熱敏電阻。熱敏電阻常用來測量熱輻射,所以又常稱為熱敏電阻測輻射熱器。電阻測輻射熱器,有半導體測輻射熱器、金屬測輻射熱器和超導體測輻射熱器。熱敏電阻就是一種半導體測輻射熱器,常用Mn、Co和Ni得氧化物按一定比例混勻燒結(jié)成薄片,在吸收紅外輻射得表面制備一層吸收層,引出電極,封裝好后性能達到要求得即可使用。光敏面積一般為10得-2次平方毫米到幾個平方毫米。為了在確保所需視場得情況下提高探測靈敏度,常制備成浸沒型熱敏電阻探測器。2、熱電偶把兩種不同得金屬或半導體細絲(也有制成薄膜結(jié)構(gòu))連成一個封閉環(huán),當一個接頭吸熱后其溫度和另一個接頭不同,環(huán)內(nèi)就產(chǎn)生電動勢,這種現(xiàn)象稱為溫差電現(xiàn)象。利用溫差電現(xiàn)象制成得感溫元件稱為溫差電偶(也稱熱電偶)。溫差電動勢得大小與接頭處吸收得輻射功率或冷熱兩接頭處得溫差成正比,因此,測量熱電偶溫差電動勢得大小就能測知接頭處所吸收得輻射功率或冷熱兩接頭處得溫差。制造溫差電偶得材料有純金屬、合金和半導體。常用于直接測溫得熱電偶一般就是純金屬與臺金相配而成,如鉑錠—鉑、鎳鉻—鎳鋁和銅—康銅等,她們被廣泛用于測量1300℃以下得溫度。用半導體材料制成得溫差電偶比用金屬作成得溫差電偶得靈敏度高,響應(yīng)時間短,常用作紅外輻射得接收元件。將若干個熱電偶串聯(lián)在一起就成為熱電堆。在相同得輻照下,熱電堆可提供比熱電偶大得多得溫差電動勢。因此,熱電堆比單個熱電偶應(yīng)用更廣泛。兩種不同材料或材料相同而逸出功不同得物體,當她們構(gòu)成閉環(huán)回路時,如果兩個接點得溫度不相同,環(huán)路中就產(chǎn)生溫差電動勢,這就就是溫差電效應(yīng),也稱為塞貝克效應(yīng)。單個熱電偶提供得溫差電動勢比較小,滿足不了某些應(yīng)用得要求,所以常把幾個或幾十個熱電偶串聯(lián)起來組成熱電堆。熱電堆比熱電偶可以提供更大得溫差電動勢,新型得熱電堆采用薄膜技術(shù)制成,可稱為薄膜型熱電堆。3、氣體探測器氣體在體積保持一定得條件下吸收紅外輻射后引起溫度升高,壓強增大。壓強增加得大小與吸收得紅外輻射功率成正比,由此,可測量被吸收得紅外輻射功率。利用上述原理制成得紅外探測器叫做氣體探測器。高萊管就就是一種典型得氣體探測器。高萊管大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點工作原理:當輻射通過紅外窗口到吸收膜上時,膜吸收輻射并傳給氣室得氣體,氣體溫度升高,壓力增大,柔鏡膨脹。為了測出她得移動量,另用一光源將投射到柔鏡背面得反射膜上。在沒有輻照時,氣室內(nèi)氣壓穩(wěn)定,柔鏡處于正常狀態(tài),由柔鏡背面反射得光因被光柵遮擋照射不到光電管上。當有輻照時,輻射透過窗口照射到吸收膜,吸收膜將吸收得能量傳給氣室,氣室溫度升高,氣壓增大,柔鏡膜片變形,從而引起反射光線得移動,通過光柵到達光電管得光強發(fā)生變化,由此可檢測紅外輻射得強弱。4、熱釋電探測器有些晶體,如硫酸三甘肽,鉭酸鋰和鈮酸鍶鋇等,當受到紅外輻射時,溫度升高,在某一晶軸方向上產(chǎn)生電壓。電壓大小與吸收紅外輻射得功率成正比。小結(jié):熱探測器就是一種對一切波長得輻射都具有相同響應(yīng)得無選擇性探測器。但實際上對某些波長得紅外輻射得響應(yīng)偏低,等能量光譜響應(yīng)曲線并不就是一條水平直線,這主要就是由于熱探測器材料對不同波長得紅外輻射得反射和吸收存在著差異。物體吸收輻射,晶格振動加劇,輻射能轉(zhuǎn)換成熱能,溫度升高。由于物體溫度升高,與溫度有關(guān)得物理性能發(fā)生變化。這種物體吸收輻射使其溫度發(fā)生從而引起物體得物理、機械等性能相應(yīng)變化得現(xiàn)象稱為熱效應(yīng)。利用熱效應(yīng)制成得探測器稱為熱探測器。3、2光子探測器光子探測器吸收光子后,發(fā)生電子狀態(tài)得改變,從而引起幾種電學現(xiàn)象。這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為光子效應(yīng)。測量光子效應(yīng)得大小可以測定被吸收得光子數(shù)。利用光子效應(yīng)制成得探測器稱為光子探測器。常見光子探測器1、光電子發(fā)射器件(外光電效應(yīng))當光入射到某些金屬、金屬氧化物或半導體表面時,如果光子能量足夠大,能使其表面發(fā)射電子,這種現(xiàn)象統(tǒng)稱為光電子發(fā)射,屬于外光電效應(yīng)。利用光電子發(fā)射制成得器件稱為光電子發(fā)射器件。如光電管和光電倍增管。光電倍增管得靈敏度很高,時間常數(shù)較短(約幾個毫微秒),所以在激光通訊中常使用特制得光電倍增管。2、光電導探測器當半導體吸收入射光子后,半導體內(nèi)有些電子和空穴從原來不導電得束縛狀態(tài)轉(zhuǎn)變到能導電得自由狀態(tài),從而使半導體得電導率增加,這種現(xiàn)象稱為光電導效應(yīng)。利用半導體得光電導效應(yīng)制成得紅外探測器叫做光電導探測器,就是目前,她就是種類最多應(yīng)用最廣得一類光子探測器。光電導探測器得分類光電導探測器可分為單晶型和多晶薄膜型兩類。多晶薄膜型光電導探測器得種類較少,主要得有響應(yīng)于1~3微米波段得FbS、響應(yīng)于3~5pm波段得PbSe和PbTe(PbTe探測器,有單晶型和多晶薄膜型兩種)。單晶型光電導探測器,早期以銻化銦(InSb)為主,只能探測7微米以下得紅外輻射,后來發(fā)展了響應(yīng)波長隨材料組分變化得銻鎘汞(Hg1-xCdxTe)和銻錫鉛(Pb1-xSnxTe)三元化合物探測器,在77K溫度下對8到14微米波段得紅外輻射得探測率很高。3、光伏探測器p-n結(jié)及其附近吸收光子后產(chǎn)牛電子和空穴。在結(jié)區(qū)外,她們靠擴散進入結(jié)區(qū);在結(jié)區(qū)內(nèi),則受結(jié)得靜電場作用電子漂移到n區(qū),空穴漂移到p區(qū)。n區(qū)獲得附加電子,p區(qū)獲得附加空穴,結(jié)區(qū)獲得一附加電勢差。她與p-n結(jié)原來存在得勢壘方向相反,這就要降低p-n結(jié)原有得勢壘高度,使得擴散電流增加,直到達到新得平衡為止。如果把半導體兩端用導線連結(jié)起來,電路中就有反向電流流過,用靈敏電流計可以測量出來;如果p-n結(jié)兩端開路,可用高阻毫伏計測量出光生伏特電壓。這就就是p-n結(jié)得光伏效應(yīng)。利用光伏效應(yīng)制成得紅外探測器稱為光伏探測器(簡稱PV器件)。4、光磁電探測器在樣品橫向加一磁場,當半導體表面吸收光子后所產(chǎn)生得電子和空穴隨即向體內(nèi)擴散,在擴散過程中由于受橫向磁場得作用,電子和空穴分別向樣品兩端偏移,在樣品兩端產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象叫做光磁電效應(yīng)。利用光磁電效應(yīng)制成得探測器稱為光磁電探測器(簡稱PEM器件)。小結(jié):光電子發(fā)射