Detektory podczerwieni

Opis

Detektory podczerwieni

autor: Andrzej Łoziński

Wydawnictwo Uniwersytet Morski w Gdyni

Skrypt Andrzeja Łozińskiego pt. „Detektory podczerwieni” w przystępny sposób omawia istotę promieniowania temperaturowego i prawa rządzące tym promieniowaniem. Szczególnie uwzględniono tu zakres promieniowania optycznego, w tym promieniowanie podczerwone. Omówiono transmisję promieniowania elektromagnetycznego przez atmosferę ziemską.
Po przeprowadzeniu ogólnej klasyfikacji i scharakteryzowaniu detektorów podczerwieni opisano najpopularniejsze spośród detektorów termicznych: termostosy, bolometry, detektory piroelektryczne i komórkę Golaya. Z detektorów fotonowych omówiono detektory fotoemisyjne, (fotokomórkę, fotopowielacz, płytkę mikrokanalikową) oraz detektory fotonowe wykorzystujące wewnętrzne zjawisko fotoelektryczne, a wśród nich fotorezystory i detektory fotowoltaiczne. Osobny rozdział poświęcono encyklopedycznemu scharakteryzowaniu matryc detektorów oraz detektorów z supersieciami i ze studniami kwantowymi. Przedstawiono także wyniki własnych prac autora dotyczących bolometrów i detektorów piroelektrycznych, w tym nowych materiałów oraz ich zastosowań w konstrukcji detektorów. Zaprezentowano realizacje konkretnych detektorów fotonowych.

SPIS TREŚCI
Strona
PRZEDMOWA ….. 5
WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ … 7
WSTĘP….. 9
1. PROMIENIOWANIE TEMPERATUROWE….. 11
1.1. Promieniowanie elektromagnetyczne … 11
1.2. Istota promieniowania temperaturowego….. 12
1.3. Ciało czarne …… 12
1.4. Współczynnik emisyjności, ciało szare….. 13
1.5. Parametry promieniowania temperaturowego … 14
1.6. Prawa rządzące promieniowaniem temperaturowym… 16
1.7. Transmisja promieniowania przez atmosferę ziemską… 18
2. DETEKTORY PODCZERWIENI…. 19
2.1. Klasyfikacja detektorów podczerwieni ……. 19
2.2. Porównanie parametrów detektorów promieniowania.. 24
2.3. Ograniczenia związane z szumem fotonowym tła (BLIP) i pole
widzenia (FOV)… 26
2.4. Zebrane najważniejsze informacje o detektorach podczerwieni … 27
3. DETEKTORY TERMICZNE .. 29
3.1. Fizyczne podstawy działania detektorów termicznych .. 29
3.2. Termopara (ogniwo termoelektryczne) i termostos …. 33
3.3. Bolometr ….37
3.3.1. Podstawowe zależności dotyczące bolometrów… 37
3.3.2. Bolometry metalowe ….. 38
3.3.3. Bolometry termistorowe…… 39
3.3.4. Bolometry półprzewodnikowe …. 40
3.3.5. Bolometry kompozytowe …… 41
3.3.6. Bolometry nadprzewodnikowe……. 41
3.4. Przykładowa konstrukcja cienkowarstwowego bolometru termistoro–
wego LSFO ….. 42
3.4.1. Cienkie warstwy LSFO ….. 42
3.4.2. Wpływ starzenia na rezystancję warstw…… 45
3.4.3. Konstrukcja detektora ……. 45
3.4.4. Pomiary parametrów detektora ….. 46
3.4.5. Praca detektora ….. 47

3.5. Detektory piroelektryczne…… 48
3.5.1. Źródła szumów detektora piroelektrycznego .. 50
3.5.2. Parametry materiałów na detektory piroelektryczne .. 52
3.5.3. Przykładowa konstrukcja matrycy detektorów piroelektrycznych 54
3.6. Detektory piroelektryczne pracujące w modzie dielektrycznym (bolometry
dielektryczne) ….. 54
3.7. Komórka Golaya ……. 56
4. DETEKTORY FOTONOWE …. 57
4.1. Detektory fotoemisyjne …. 57
4.2. Detektory wykorzystujące wewnętrzne zjawisko fotoelektryczne .. 59
4.2.1. Fizyczne podstawy działania półprzewodnikowych detektorów
fotonowych … 59
4.2.2. Fotorezystory…….. 63
4.2.3. Detektory fotowoltaiczne …. 65
5. DETEKTORY FOTONOWE REALIZACJE…. 71
5.1. Fotodiody krzemowe… 71
5.2. Fotodiody germanowe….. 72
5.3. Fotodiody InGaAs…… 72
5.4. Fotodiody InSb…… 73
5.5. Fotodiody HgCdTe …… 74
6. MATRYCE DETEKTORÓW PODCZERWIENI …… 75
6.1. Supersieci i studnie kwantowe ….. 75
LITERATURA…… 77