一种新结构LiTaO_3热释电红外探测器

研制成功一种新型结构LiTaO_3热释电红外探测器。用一种特殊的粘合剂把探测材料安装在一个电导体上,该粘合剂具有高电导率和低的热导率。理论计算出这种新型热释电探测器的热释电响应率和D与热释电元件厚度的函数关系。实验证实了响应率和D对厚度之间的依赖关系,表明理论计算与实验结果相符。     

压电效应对热释电红外探测器噪声的贡献

由于热释电晶体同时又是压电晶体,在其机械谐振频率附近,探测器的性能受到较大影响。A.M.Glass曾讨论了横向振动模压电谐振对LiTaO_3热释电探测器响应率的影响。本文讨论了纵向振动模压电谐振对面电极非自由悬吊型LiTaO_3热释电探测器介电噪声的贡献和由压电效应引起的振动噪声。     

热释电探测器性能参数的计算

本文讨论了热释电探测器性能参数的计算.用电磁场理论,分析电极和热电晶体辐射吸收的分布函数;用辐射分布函数,求解热电晶体的温度分布;计算了热释电探测器的响应率和噪声等效功率,并把计算结果与实验结果进行比较.     

热释电摄象管及其系统的性能分析

本文给出了热释电靶的热调制传递函数和电流响应率。导出了使用热释电摄象管的红外成象系统的信噪比和噪声等效温差的数学表达式。对TGS 和LiTaO_3二种材料进行了比较。结果表明:无论空间分辨率或温度分辨率,TGS 材料都要比LiTaO_3材料来得优越。最后讨论了提高管子性能的途径。     

热释电探测器的应用

本文总结了我所研制的LATGS和LiTaO_3两种热释电探测器在国内的使用情况。1.作为红外分光度计的接收器件热释电探测器,特别是GAT系列探测器(用LATGS晶体制成)有很高的探测率和良好的光谱特性,可以与高莱管和真空辐射热电偶媲美,是光谱测量理想的接收器件。     

TGS和LiTaO_3探测器可见区和近红外区光谱响应的测量

国产TGS(硫酸三甘肽)和LiTaO_3(钽酸锂)探测器是近两年研制成功的热释电探测器。可用于可见、近红外和远红外的分光测量。为了精确地探测和研究辐射源的光潜能量分布,必须知道所用探测器的光谱响应,所以光谱响应是探测器的重要性能指标之一。探测器光谱响应的测量,一般多以热电偶作为无选择性探测器进行比较测量。但由于热电偶的光谱响应对所有波长并不都是常数,其相对光谱响应如图1所示,所以对比法测量有不足之处。本测量采用标准辐射源法直接测量和计算了TGS和LiTaO_3探测器在可见区和近红外区的光谱响应,并附带测量了光电倍增管和硅光电池的光谱响应,以资比较。     

压电谐振对LiTaO_3热释电探测器高频性能的影响

基于一维传导模型和热力学理论,对面电极悬空支撑型和带衬底型两种结构的LiTaO_3热释电探测器沿厚度方向压电谐振影响下的性能参数进行了讨论,并用压电测量方法观察了谐振特性。理论计算结果表明:在谐振频率附近探测器噪声明显增大,但探测器的响应率和噪声等效功率分别增大两个数量级和减小一个数量级,前置放大器在谐振频率附近的输入电阻取10~3～10~5Ω即可达到满意的匹配效果。     

评价热释电探测器性能的方法

在低频区,热释电探测器的响应率和探测率分别有一个最大值,这一最大值频率和探测器的时间常数有关。最大响应率和探测率的测量结果,可以用于计算大部分表征探测器性能的参数值。叙述了这一方法,并用于两个探测器的实验结果。可以用所得结果来讨论探测器性能极限,并指出如何改进其性能。附录中讨论了一对补偿探测器的情况。     

低损耗LiTaO_3单晶的介电和热释电性能

用Sawyer电滞电桥测得了室温下LiTaO_3单晶的电滞回线,由此算得自发极化强度P_s=50±25μC/cm~2,矫顽场强E_o=1.8×10~4 V/cm。测量了用提拉法生长的LiTaO_3单晶的介电常数、介电损耗和热释电系数。测量结果表明,LiTaO_3单晶的介电损耗tanδ可以低达3×10~(-4),适用于制作热释电红外探测器。极化条件对热释电系数的影响很大,极化良好的晶体在室温下的热释电系数为2.2×10~(-8)C/cm~2·K。     

LiTaO_3/CCD混合焦平面

美国霍尼威尔光电中心研制了一种热释电探测器/硅CCD混合焦平面,它的红外探测和成象性能都很好,且成本低。这种LiTaO_3/CCD混合焦平面能够在室温下工作,光谱响应宽而平坦。霍尼威尔光电中心研制成了一种倒置、压接LiTaO_3/CCD模型,有10×32个象素、单元面积50×50mm~2,他们在热匹配条件非常接近混合结构的兰宝石衬底上做出了面积从50×50mm~2直到250×250mm~2的各种LiTaO_3试验列阵。50×50mm~2元件的响应率大于10~6V/W。他们将理论值和数据作了比较。在一个集成的LiTaO_3/CCD结构中,可以获得接近探测器噪声限的性能,这样,CCD的设计达到最佳,而且多路传输信号输出也适宜于用后焦平面电子学进行处理。     

热释电探测器及其应用

详细论述了热释电探测器的工作原理，推导出探测器电流响应率、电压响应率、等效噪声功率和探测率的解析表达式，得出了电压响应率、电流响应率与斩波频率的关系。给出热释电材料的选择原则，介绍了热释电探测器的目前应用领域及未来可能的应用领域。     

多层热释电薄膜红外探测器的PSPICE模型

在分析了热释电探测器工作原理的基础上,利用PSPICE的ABM功能建立了多层薄膜热释电红外探测器的等效电路模型。该模型可以模拟多层薄膜热释电探测器热学和电学特性的暧态响应和频率响应,模拟的结果与实验数据相一致,等效电路模型与读出电路连接,然后对热释电探测器系统进行模拟,分析不同条件下探测器的响应特性。选取不同的电路参数,该模型也同样适用于其他类型的热释电探测器。     

热释电红外探测器综合性能参数的测试

在分析了热释电探测器对阶跃辐射响应的理论之后,提出了一种红外探测器综合性能参数自动测试系统,并对热释电红外探测器的响应率、响应时间、平衡度进行了测试,得到探测器对于特定光源辐射的线性区间和饱和区间,为正确使用探测器提供了实验基础.     

热释电探测器在线开关的研究及实现

本文论述了热释电探测器的工作原则，导出探测器电流响应度、电压响应度的解析表达式，介绍了热释电探测器的目前应用，提出并详细讨论了热释电探测器的在线开关应用及其实现方法。     

部分夹持铁电晶片的介电和热释电系数

本文讨论了极化轴平行于衬底的铁电晶体薄片的介电系数和热释电系数,并导出了它们的表达式。计算了LiTaO_3、Pb_5Ge_3O_(11)和Sr_(0.5)Ba_(0.5)Nb_2O_6的部分夹持介电系数和热释电系数。结果表明:这三种材料的热释电探测器,边电极带衬底结构的介电性能和热释电性能优于面电极带衬底结构,前两种材料甚至优于自由悬空型结构的介电性能和热释电性能。     

Bd红外报警、红外医疗

Bd1 减小使用热释电探测器的活动热目标检测装置虚警率的有效方式靖少波(电子部53所)本文通过对热释电探测器的脉冲辐射输入响应的分析,从理论模型及实验上得出了热释电探测器脉冲响应输出形式。根据这一输出形式说明了通常活动热目标检测装置(如红外防盗报警器等)中信息处理方式的弱点,提出了一种较佳的处理方式。并从理论及实验上说明了这一处理方式的优越性。最后给出了实际应用电路的电原理图。通过使用热释电探测器进行活动热目标检测可以省去一套较为复杂的光学调制系统。它     

热释电晶体对红外辐射的吸收

本文从晶体与辐射场相互作用的机理出发,近似计算了TGS晶体的复折射率和吸收功率的分布函数。所得结果用于电定标热释电探测器的电压响应率和噪声等效功率的计算,得到满意结果。     

应用于快速响应热释电探测器的抗高过载前放组件

热释电探测器由于具有结构简单、性价比高等优点而备受青睐.就热释电探测器/前放组件在实际工作中需要较快的响应速度,从热释电探测器及前置放大器的设计着手考虑,成功研制出高灵敏度的快速响应热释电探测器/前放组件;针对热释电探测器-前置放大器组件使用时需要承受高过载冲击及剧烈振动,在几项关键工艺中采取了一系列措施.最后,给出了热释电探测器/前放组件的测试结果和环境试验结果,表明达到抗高过载、快速响应的要求.     

金属—介质—金属结构的热释电探测器的红外吸收

本文应用多层介质薄膜的特征矩阵理论,研究了具有金属-介质-金属结构的热释电探测器的红外吸收特性,着重计算了当热释电介质材料具有红外吸收时探测器结构的吸收率。指出,通过优化参数选择,可以采用上述结构制成快速响应的热释电探测器。     

多层热释电探测器的动态热释电响应

根据热波传播的特点，采用矩阵法求解一维热传导方程，给出了多层热释电探测器的热传导模型，用矩阵形式写出了多层热释电探测器对正弦调制辐射的热释电响应。用矩阵分析的结果，讨论了绝热层对提高探测器响应的作用及对绝层的要求，分析了多层结构中各息参数对探测器响应的影响。