產(chǎn)品詳細(xì)介紹
各種紅外光電設(shè)備之所以能夠“看到”紅外光，是因?yàn)樗麄冇幸粋�(gè)專(zhuān)門(mén)對(duì)紅外線(xiàn)敏感的“眼睛”，人們通常把這種對(duì)紅外光敏感的元件叫做紅外探測(cè)器。紅外探測(cè)器就是能夠把入射的微弱紅外光轉(zhuǎn)換為電子線(xiàn)路可以測(cè)量的電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換器件。它與人們熟悉的太陽(yáng)能電池有著相似之處：他們完成的任務(wù)都是把光轉(zhuǎn)變?yōu)殡姟５牵?yáng)能電池主要對(duì)可見(jiàn)光敏感，而紅外探測(cè)器的敏感對(duì)象是紅外光。
事實(shí)上，對(duì)于整個(gè)電磁波，不同的波段有不同的敏感元件。對(duì)于這些元件有時(shí)人們稱(chēng)之為探測(cè)器，有時(shí)又叫做傳感器或敏感器。這里我們主要看一看紅外波段都有哪些探測(cè)器。
我們知道，紅外光具有很強(qiáng)的熱效應(yīng)，當(dāng)紅外光照到探測(cè)器上被吸收后，吸收體的溫度就會(huì)有所升高，利用這一特點(diǎn)，人們制備了多種探測(cè)器。例如，利用溫差電動(dòng)勢(shì)原理的熱點(diǎn)堆紅外探測(cè)器、利用熱釋電效應(yīng)的紅外熱電探測(cè)器、以及利用電阻率隨溫度變化的熱敏電阻等。由于這種探測(cè)的機(jī)理是熱學(xué)的變化，因此當(dāng)紅外光照射到探測(cè)器上以后，探測(cè)器的響應(yīng)有一定的滯后，時(shí)間一般有毫秒到秒不等。當(dāng)前，人們?yōu)榱颂綔y(cè)器的靈敏度和規(guī)模進(jìn)一步提高，科學(xué)家們?cè)谘兄埔环N叫做“微測(cè)輻射熱計(jì)”的紅外探測(cè)器的過(guò)程中，利用微機(jī)械的方法，把微小的探測(cè)靈敏元用細(xì)細(xì)“腿”從襯底上支撐起來(lái)，這樣當(dāng)紅外光照射到探測(cè)靈敏元上，由于其具有近似懸空的結(jié)構(gòu)，熱量不容易散失掉，因此可以得到相對(duì)較高的溫升，也就是提高了探測(cè)的靈敏度。由于這種方法，與硅的大規(guī)模集成電路工藝基本兼容，因此有希望做成大規(guī)模的探測(cè)器陣列。對(duì)于熱探測(cè)器而言，一般地對(duì)紅外光的波長(zhǎng)沒(méi)有太多的選擇性。另外，熱探測(cè)器可以在室溫下很好地工作。
除了熱探測(cè)器以外，還有一類(lèi)探測(cè)器的工作機(jī)理是利用了紅外光子與探測(cè)器物質(zhì)中的電子相互作用的原理，我們把這些探測(cè)器成為紅外光子探測(cè)器。在這些過(guò)程中，由于不同波長(zhǎng)的紅外光子具有不同的光子能量，對(duì)于某一特定的物質(zhì)，存在著一個(gè)特定的紅外波長(zhǎng)，如果紅外光波長(zhǎng)大于這一波長(zhǎng)，光子與物質(zhì)相互作用的程度較弱，因此無(wú)法探測(cè)，這一特定波長(zhǎng)就叫做探測(cè)器的響應(yīng)截止波長(zhǎng)。因此，光子探測(cè)器一般都工作在特定的波段。
光子探測(cè)器與熱探測(cè)器相比較，由于其探測(cè)的基本原理屬于所謂的“量子型”的，器件對(duì)紅外的敏感度優(yōu)值（稱(chēng)為探測(cè)率）比較高，通常被用于需要高靈敏探測(cè)的儀器中。不過(guò)，光子探測(cè)器，尤其是中、長(zhǎng)波紅外探測(cè)器，通常要求工作于深低溫，所以一般要采用制冷機(jī)或者液氮將他們的工作溫度降到零下190℃左右，這給一般應(yīng)用增加了一些麻煩。
但是，光子探測(cè)器具有響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，它的響應(yīng)時(shí)間一般在微秒或納秒的數(shù)量級(jí)，因此一些快速測(cè)量的場(chǎng)合，只能采用光子型探測(cè)器。譬如，隨著我國(guó)鐵路系統(tǒng)火車(chē)不斷提速，列車(chē)軸溫測(cè)量紅外系統(tǒng)的探測(cè)器已經(jīng)從原來(lái)的熱探測(cè)器逐漸更換為半導(dǎo)體致冷的光子型紅外探測(cè)器，其原因就是原有的熱探測(cè)器的毫秒級(jí)的響應(yīng)時(shí)間已經(jīng)來(lái)不及測(cè)量靠得較近的兩個(gè)火車(chē)輪軸的溫度。
隨著應(yīng)用的發(fā)展以及探測(cè)器的研究開(kāi)展，目前的紅外探測(cè)器已經(jīng)從單元的器件朝著多元面陣發(fā)展，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)研制出了2048×2048元（400萬(wàn)像素）的紅外面陣器件，這樣的面陣器件非常類(lèi)似于大家熟知的數(shù)碼相機(jī)中的CMOS或CCD傳感器，由于這類(lèi)器件工作是一般安放在成像透鏡的焦面上，所以它們又被叫做紅外焦平面器件（IRFPA）。另外，科學(xué)家們也在研究利用一只器件同時(shí)探測(cè)不同波段的紅外信號(hào)，若與可見(jiàn)光器件做個(gè)類(lèi)比，也就是紅外的“彩色CCD”。隨著紅外焦平面技術(shù)的發(fā)展，或許不久的將來(lái)，我們會(huì)從電器店買(mǎi)到方便、實(shí)用的紅外彩色照相機(jī)，有了它，即使伸手不見(jiàn)五指的黑夜里，也可以看到活動(dòng)的人和動(dòng)物。
總之，我們堅(jiān)信，紅外技術(shù)是一種拓寬人們感知世界能力的技術(shù)，勢(shì)必將為人類(lèi)做出更多的貢獻(xiàn)。
www.weiningtech.com |
在線(xiàn)客服
與企業(yè)聯(lián)系時(shí)請(qǐng)告知該信息來(lái)自教育裝備網(wǎng)！
