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        熱紅外探測器溫度靈敏度測試分析

        [2021/4/7]

          熱紅外探測器的探測率與光子探測器越有2個數量級之差,可從兩個方面提高溫度靈敏度,一個途徑是盡量延伸器件光譜響應的長波限。低溫工作的光子探測器長波限較短。

          如碲鎘汞面陣(77k)的長波限不超過9.5微米,長波限達11微米的碲鎘汞面陣需要致冷至70K,致冷功率較大。原理上講,熱探測器應當有相當寬的光譜響應范圍,延伸至14微米以上并無困難,主要困難在于探光敏材料在長波段的吸收率。ML073光敏材料為非晶硅,在熱紅外波段吸收率并不高。

          因此,在光敏元與R=100%反射器之間設置了入/4的間隔,起到抗反射效果。設計的間隔可保證對12μm長波輻射的反射損失小于3%,在8-14μm波段有較均勻的高吸收率。由于干涉效應,小于4μm波段的光譜響應起伏很大。器件窗口已鍍短波截止濾光膜,濾除小于8μm的輻射。

        熱紅外探測器溫度靈敏度測試圖

          提高系統溫度靈敏度另一辦法是選用低F數的光學系統。光子紅外探測器為減少背景噪聲,都需要設置冷屏。受到杜瓦尺寸限制,接收孔徑角不能很大,一次你系統F數都比較大。而室溫焦平面面陣無此類限制,目前商用系統配F/0.8紅外鏡頭,NETD約80-100mK。

          雖然,與致冷光探測器面陣的熱像儀NETD達25-40mK相比,溫度靈敏度較低,但室溫焦平面面陣有價格低、可靠性高、功耗省等優點,這些都是低溫工作的光子紅外探測器所不具備的。

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