《光学测试技术》课程PPT教学课件（讲稿）第四讲 探测器部分C

光电探测器 光学测试技术

光电探测器 光学测试技术

四、各类热电探测器 五、电荷耦合器CCD 六、其他光电器件

四、各类热电探测器 五、电荷耦合器CCD 六、其他光电器件

四、各类热电探测器 热电检测器件是利用热效应的检测器件 从光谱响应角度说,称为无选择性探测器 主要分成热电偶及热电堆、热敏电阻、热 释电探测器、气动探测器等。 热电检测器件工作分二步:将辐射能转换 成热能;再将热能转换成电能。 特点:不需制冷、波长响应平坦;响应较 低、响应时间长

热电检测器件是利用热效应的检测器件。 从光谱响应角度说，称为无选择性探测器。 主要分成热电偶及热电堆、热敏电阻、热 释电探测器、气动探测器等。 热电检测器件工作分二步：将辐射能转换 成热能；再将热能转换成电能。 特点：不需制冷、波长响应平坦；响应较 低、响应时间长。 四、各类热电探测器

四、各类热电探测器 热释电探测器 2.热敏电阻 3.测光辐射热电偶、热电堆

四、各类热电探测器 1. 热释电探测器 2. 热敏电阻 3. 测光辐射热电偶、热电堆

1、热释电探测器 一种利用某些晶体材料具有自极化强度随温度变 化所产生的热释电效应制成的新型热探测器

1、热释电探测器 一种利用某些晶体材料具有自极化强度随温度变 化所产生的热释电效应制成的新型热探测器

热释电效应 自发极化强度:对于大多数电介质来说,在电压除去 后极化状态随即消失,带电粒子又回复到原来状态 但在某些电解质晶体中,不加外电场就存在了这种极 化现象。且具有一定的极化强度 热释电晶体:这种晶体的自发极化强度与温度有关, 温度升高极化强度降低,并且升高到一定温度时自发 极化就突然消失。我们把这个温度称为“居里温度” 或“居里点”。这种晶体就称为热释电晶体。 热释电效应:就是某些晶体吸收光辐射后转变成热能, 温度升高引起晶格间距变化,从而导致电极化强度随 温度变化,引起表面电荷的变化

热释电效应 ➢ 自发极化强度：对于大多数电介质来说，在电压除去 后极化状态随即消失，带电粒子又回复到原来状态。 但在某些电解质晶体中，不加外电场就存在了这种极 化现象。且具有一定的极化强度。 ➢ 热释电晶体：这种晶体的自发极化强度与温度有关， 温度升高极化强度降低，并且升高到一定温度时自发 极化就突然消失。我们把这个温度称为“居里温度” 或“居里点”。这种晶体就称为热释电晶体。 ➢ 热释电效应：就是某些晶体吸收光辐射后转变成热能， 温度升高引起晶格间距变化，从而导致电极化强度随 温度变化，引起表面电荷的变化

热释电探测器的工作过程 当红外辐射照射到已有自发极化强度的热释电晶体上 时,引起晶体的温度升高,而导致表面电荷减少,这 相当于“释放”了一部分电荷,释放的电荷可以用放 大器转变成输出电压 如果红外辐射继续照射使晶体的温度升高到新的平衡 值,那么这时候表面电荷也就达到新的平衡浓度,不 再释放电荷,也就不再有输岀信号。这说明:热释电 探测器不适合探测稳态光辐射

热释电探测器的工作过程 ➢ 当红外辐射照射到已有自发极化强度的热释电晶体上 时，引起晶体的温度升高，而导致表面电荷减少，这 相当于“释放”了一部分电荷，释放的电荷可以用放 大器转变成输出电压。 ➢ 如果红外辐射继续照射使晶体的温度升高到新的平衡 值，那么这时候表面电荷也就达到新的平衡浓度，不 再释放电荷，也就不再有输出信号。这说明：热释电 探测器不适合探测稳态光辐射

热释电探测器信号 当沿着垂直于自发极化强度P的方向将晶体切成薄片,并在 表面淀积金属电极时,随着温度的变化,两电极间就会出现 个与温度变化速率成正比的电压。A为电极面积,p是晶体材 料的热释电系数。若在两电极间接上负载R,则负载中就有 热释电电流 dT Ap.R dt dT Aep dt dp dT

热释电探测器信号 e d e d d d d d d L s T U A R t T i A t P T    =  = = 当沿着垂直于自发极化强度Ps的方向将晶体切成薄片，并在 表面淀积金属电极时，随着温度的变化，两电极间就会出现一 个与温度变化速率成正比的电压。Ae为电极面积，ρ是晶体材 料的热释电系数。若在两电极间接上负载RL，则负载中就有 热释电电流

热释电探测器的结构 由敏感元件、场效应管、高阻电阻、滤波片等组成,并向 壳内充入氮气封装起来。敏感元件用红外热释电材料制成 很小的薄片,再在薄片两面镀上电极 滤光片 管帽 敏感原件 JFET 管座 高阻 引线 热释电外形图 热释电内部结构

热释电探测器的结构 由敏感元件、场效应管、高阻电阻、滤波片等组成，并向 壳内充入氮气封装起来。敏感元件用红外热释电材料制成 很小的薄片，再在薄片两面镀上电极

热释电材料 在具有热释电效应的晶体中,热释电系数最大 的是铁电晶体材料,如硫酸三甘肽TGS、铌酸锶 钡SBN、钽酸锂LiaO3、铌酸锂LNbO3、钛酸 铅PbTO3等,从形态上分为单晶、陶瓷、薄膜 三类

热释电材料 在具有热释电效应的晶体中，热释电系数最大 的是铁电晶体材料，如硫酸三甘肽TGS、铌酸锶 钡SBN、钽酸锂LiTaO3、铌酸锂LiNbO3、钛酸 铅PbTiO3等，从形态上分为单晶、陶瓷、薄膜 三类