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熱釋電探測器的原理和發展歷史

發表時間:2021-03-22  |  點擊率:344
   原理:
  熱釋電材料是一種具有自發極化的電介質,它的自發極化強度隨溫度變化,可用熱釋電系數p來描述,p=dP/dT(P為極化強度,T為溫度)。在恒定溫度下,材料的自發極化被體內的電荷和表面吸附電荷所中和。如果把熱釋電材料做成表面垂直于極化方向的平行薄片,當紅外輻射入射到薄片表面時,薄片因吸收輻射而發生溫度變化,引起極化強度的變化。而中和電荷由于材料的電阻率高跟不上這一變化,其結果是薄片的兩表面之間出現瞬態電壓。若有外電阻跨接在兩表面之間,電荷就通過外電路釋放出來。電流的大小除與熱釋電系數成正比外,還與薄片的溫度變化率成正比,可用來測量入射輻射的強弱。
  發展歷史:
  1938年就有人建議利用熱釋電效應制造紅外探測器,直到1962年,J.庫珀才對此效應作了詳細分析,并制成紅外探測器。熱釋電型紅外探測器都是用硫酸三甘酞(TGS)和鉭酸鋰 (LiTaO3)等優質熱釋電材料(p的數量級為10-8C/K.cm2)的小薄片作為響應元,加上支架、管殼和窗口等構成。它在室溫工作時,對波長沒有選擇性。但它與其他熱敏型紅外探測器的根本區別在于,后者利用響應元的溫度升高值來測量紅外輻射,響應時間取決于新的平衡溫度的建立過程,時間比較長,不能測量快速變化的輻射信號。而熱釋電型探測器所利用的是溫度變化率,因而能探測快速變化的輻射信號。這種探測器在室溫工作時的探測率可達 D≈1~2×109厘米·赫/瓦。70年代中期以來,這種探測器在實驗室的光譜測量中逐步取代溫差電型探測器和氣動型探測器。
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