Слайд 2
Темы лекции
Измерение параметров инфракрасного и терагерцового излучения
Слайд 3
Назначение
Приборы ночного видения
Тепловизоры
ИК лазеры
Медицинские приборы
Слайд 4
Особенности
Для ближнего ИК можно использовать обычные линзы из
стекла, неохлаждаемые фотоприемники
Для дальнего ИК нужны специальные материалы, либо
зеркальная оптика, охлаждаемые фотоприемники
Для терегерцового (субмиллиметрового) излучения – пластиковые линзы, зеркальная оптика, специальные приемники
Слайд 5
Области ИК
Определяется применимостью приемников и линз
0,7 – 1,5
мкм – ближний ИК (стеклянные линзы, обычные фотодиоды) 1500
°С
1,5 – 3 мкм тоже относят к ближнему ИК 700 °С
3-5 мкм – линзы из халькогенидных стекол или спец керамики (средний ИК) 200 °С
8-15 мкм – зеркальная оптика, линзы из ZnSe, охлаждаемые фотоприемники 80 - 0 °С
100 мкм – 1 мм – терагерцовый диапазон
Слайд 6
Основные определяемые параметры
Мощность излучения
Изображение в ИК диапазоне
Длина волны,
спектр излучения
Слайд 7
Источники ИК
850 нм – светодиоды на GaAs, полупроводниковые
лазеры
1064 нм – Nd:YAG лазеры
10,6 мкм – CO2 лазеры
0,7
– 1,5 мкм – лампы накаливания
0,9 – 15 мкм – глобары, штифты Нернста
Слайд 8
Штифт Нернста
Графит, карбид кремния
1500 °С
°С
Слайд 9
Приемники
Болометр
Нагревается излучением и изменяет своё сопротивление при нагреве
Неохлаждаемый
Мостовая
схема включения
Слайд 10
Технические характеристики болометров БП-2
Слайд 11
Пироэлектрический приемник
Требует модулированного светового излучения
Датчики присутствия
4-12 мкм
Слайд 12
Фоторезисторы и фотодиоды для ИК
Ширина запрещенной зоны требуется
меньше, чем у кремния!
Кремний
Антимонид индия
Кадмий-ртуть-теллур
λ=hc/E
где:
λ - длина волны, мкм E -
ширина запрещённой зоны, эВ hc = 1,23981 эВ = 1,60218∙10‾19 Дж
Слайд 13
Кремний – ширина запрещенной зоны 1,17 ЭВ
Германий –
0,75 ЭВ
Антимонид индия – 0,23 ЭВ
Кадмий-ртуть-теллур – непрямая запрещенная
зона до нуля (при нуле кельвинов)
Слайд 14
Охлаждаемое фотоприемное устройство, предназначенное для приема и регистрации
инфракрасного излучения в диапазоне длин воли от 1 до
5,2 мкм. Применяется в радиометрах и системах фотоэлектрической автоматики.
Прибор представляет собой изделие, содержащее фоторезистор на основе халькогенидов свинца (судя по названию - на основе сульфида цинка) с термоэлектрическим охладителем (до 220 К) и усилитель фотосигнала, размещенные в едином герметичном металлостеклянном корпусе. Устройство имеет девять модификаций, отличающихся друг от друга размерами фоточувствительной площадки.
Слайд 15
Терагерцовое излучение
Диапазон длин волн 0,1 – 1 мм
Близок
к ИК излучению, используются оптические элементы те же, что
и для ИК: полиэтиленовые линзы, металлические и диэлектрические зеркала
Излучатели и датчики имеют ограниченные возможности
Длины волн поглощения различных органических веществ находятся в этом диапазоне
Слайд 16
Излучатели ТГц диапазона
Оптические – фемтосекундный лазер + нелинейный
кристалл
Электронные – лампа обратной волны
Слайд 17
Приемники ТГц диапазона
Акустоэлектрические – ячейка Голлея (излучение нагревает
газ в ячейке, регистрируется изменение давления газа – микрофон)
На
основе явления фотопроводимости
