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热红外探测器温度灵敏度测试分析

[2021/4/7]

  热红外探测器的探测率与光子探测器越有2个数量级之差,可从两个方面提高温度灵敏度,一个途径是尽量延伸器件光谱响应的长波限。低温工作的光子探测器长波限较短。

  如碲镉汞面阵(77k)的长波限不超过9.5微米,长波限达11微米的碲镉汞面阵需要致冷至70K,致冷功率较大。原理上讲,热探测器应当有相当宽的光谱响应范围,延伸至14微米以上并无困难,主要困难在于探光敏材料在长波段的吸收率。ML073光敏材料为非晶硅,在热红外波段吸收率并不高。

  因此,在光敏元与R=100%反射器之间设置了入/4的间隔,起到抗反射效果。设计的间隔可保证对12μm长波辐射的反射损失小于3%,在8-14μm波段有较均匀的高吸收率。由于干涉效应,小于4μm波段的光谱响应起伏很大。器件窗口已镀短波截止滤光膜,滤除小于8μm的辐射。

热红外探测器温度灵敏度测试图

  提高系统温度灵敏度另一办法是选用低F数的光学系统。光子红外探测器为减少背景噪声,都需要设置冷屏。受到杜瓦尺寸限制,接收孔径角不能很大,一次你系统F数都比较大。而室温焦平面面阵无此类限制,目前商用系统配F/0.8红外镜头,NETD约80-100mK。

  虽然,与致冷光探测器面阵的热像仪NETD达25-40mK相比,温度灵敏度较低,但室温焦平面面阵有价格低、可靠性高、功耗省等优点,这些都是低温工作的光子红外探测器所不具备的。

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