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InfraTec红外热释电探测器

InfraTec红外热释电探测器

德国的InfraTec公司,专注传感器的研究生产。开发了类型多样,产品质量出色的InfraTec热释电红外探测器。主要用于生产各种用于高精度的气体分析,高性能的火情、火焰探测器。InfraTec热释电探测器采用模块化结构设计,设计多种标准型号,能够提供适应各种应用的最优化解决方案。

所属品牌: 德国InfraTec

产品介绍

InfraTec,高性能,低噪声2到14µm热释电探测器


德国的InfraTec公司,专注热释电红外传感器的研究生产。开发了类型多样,产品质量出色的InfraTec热释电红外探测器。主要用于生产各种用于高精度的气体分析探测器,高性能的火情、火焰探测器。InfraTec红外探测器采用模块化结构设计,设计多种标准型号,能够提供适应各种应用的最优化解决方案。在所有的产品中,您也可找到增强型单通道探测器,双通道,三通道或者四通道的红外探测器,低麦克风振动噪声的探测器,集成了运算放大器的探测器,以及基于MEOEMS技术的可调波长的探测器等等。


热释电探测器工作原理

由于InfraTec红外探测器的热释电晶体的单极轴特性,固其特有非对称性。随着温度的变化产生极化,即所谓的热释电效应,目前广泛用于传感器技术。热释电晶体需要制备的非常薄,并且在垂直于极轴的方向上镀上电极。在上层电极上还需要加吸收层(黑化层)。当这一吸收层接触到红外辐射后,热释电红外传感器的热释电芯片被加热并且产生表面电极。如果辐射量中断,则会产生一个与极化方向相反的电荷。然而此类电荷非常小,所以在被晶体内部电阻中和之前,需由超低噪声和超低漏电流的场效应管(JFET)或者运算放大器(OpAmp)将电荷转换成信号电压。热释电探测器即使在4K赫兹的时候也能表现出很高的信噪比。例如,在傅里叶红外光谱仪中,热电堆只能在几个赫兹下表现较好的信号。


InfraTec红外热释电探测器优势特点

-214µm的电磁辐射探测灵敏

-具有非常高的居里温度620 °C

-很小的温度系数以及长时间的信号稳定性

-低麦克风效应

InfraTec红外热释电探测器是对红外光灵敏的光电部件,通常用于探测2 14µm间的电磁辐射。热释电探测器作为热学探测器的一种,不同于半导体探测器(如InGaAs, PbS, PbSe),InfraTec红外探测器有一层高转化率的黑化吸收层,并且有非常宽的光谱响应范围,以及平均的灵敏度。在室温下,低于3微米的光谱范围,半导体探测器才比热释电探测器有更高的探测率。红外热释电传感器往往更受用户青睐。

热电堆探测器也可以使用在室温下,用于长波红外,InfraTec公司的热释电探测器比它有更快的响应,在没有信号放大的情况下就有更高的信号电压。热释电探测器最优的使用条件是2.5 25微米,调制频率在0.5 400Hz

InfraTec热释电红外探测器使用了特殊的黑化吸收涂层,能够使用在非常广的光谱范围,并且具有长期稳定性。能够用于UV辐射的吸收(例如,193nm),也可以用于THz辐射的吸收,比如100微米到1mmInfraTec公司的热释电红外探测器的接收芯片是单晶的钽酸锂。因为其具有非常高的居里温度620 °C,可以保证很小的温度系数以及长时间的信号稳定性。

除了热释电红外传感器的热释电芯片外,热释电红外探测器也包括了光学和微机械的组件。配备有双通道和四通道的分光探测器,集成CMOS放大器,是具有热学、电学和光学组件一体的微系统。

热释电是压电晶体子群的一个特征,所以热释电材料都具有压电特性。空气和固体振动对其有影响,通常称为麦克风效应。InfraTec红外传感器的热释电芯片有取得专利的降低麦克风效应技术。所以在很多探测器中我们加入了这一设计,使得这一效应产生的干扰噪声达到探测器基体噪声相等的级别。红外热释电传感器也因此展现出来一定的竞争力。


InfraTec红外热释电探测器应用

用于气体传感技术的热释电探测器

许多化学合成物由于分子构成形式不同,在红外区间内会有基本振动模式,并且吸收特征红外辐射。所以这种化合物会有特殊的吸收光谱。


气体分析探测器比如NDIR(非分光红外)气体分析仪,包括电子部件和机械部件,例如调制红外光源,气室和一个热释电探测器。最终信号值是由气体浓度体现出来的信号电压计算而来的。InfraTec红外传感器可以提供大量的红外窄带滤光片(NBP),能满足大部分的红外吸收特征气体的测量。滤光片是封装在热释电探测器内部的,可以简化气体传感器的开发过程。

火焰传感技术用的热释电探测器

在火焰传感技术中,火焰探测器中的热释电探测器可以探测到燃烧气体,液体和固体发出的辐射,并且通过红外光谱的特征曲线来辨别出他们。典型的有机物燃烧光谱,例如木头,天然气,油或者塑料都可以被检测出。利用两个不同的特征通道可以避免由于太阳光,或者其他光亮物(例如电弧等)的错误报警:

特征的火焰(对比与太阳光辐射)特征闪烁频率在1-5Hz

碳氢物质燃烧的火焰会产生COCO2等气体。他们的红外特征光谱在4.04.8微米之间。如果需要得到非常大的信号,可以用宽的红外滤光片作为InfraTec红外探测器的窗口,其同时包括COCO2的吸收峰。


部分标准型号热释电探测器规格

这里找到所有InfraTec红外热释电传感器的标准产品,用于气体分析,火焰探测和辐射量热。TO18或者TO39填充氮气密闭封装。

-TO18和TO39封装

-电压模式或电流模式

-信号处理方式:JFET或运算放大器

-可选热补偿模式

-可选低麦克风效应,特殊芯片设计

型号

管壳

通道

通光孔

频率

信号处理方式

热补偿

低麦克风效应

探测率

LIE-200

TO18

1

ø 2.3

电流模式

结型场效应管

0.55

LIE-202

TO18

1

ø 2.3

电压模式

结型场效应管

4.0

LIE-216

TO18

1

ø 2.3

电压模式

结型场效应管

3.0

LIE-316

TO39

1

5.0 x 5.0

电压模式

结型场效应管

4.0

LME-302

TO39

1

5.0 x 5.0

电压模式

结型场效应管

6.0

LME-316

TO39

1

5.0 x 5.0

电压模式

结型场效应管

4.0

LME-335

TO39

1

5.0 x 5.0

电流模式

运算放大器

6.0

LME-336

TO39

1

5.0 x 5.0

电流模式

运算放大器

4.0

LME-351

TO39

1

5.0 x 5.0

电流模式

运算放大器

1.8

LME-352

TO39

1

5.0 x 5.0

电流模式

运算放大器

1.5

LME-501

TO39

1

5.0 x 5.0

电流模式

LME-551

TO39

1

5.0 x 5.0

电流模式

运算放大器

2.5

LIE-200型号为例简单介绍以下标准型号的规格特点:


LIE-200红外探测器工程图


LIE-200红外传感器引脚配置


LIE-200热释电探测器频率响应


LIE-200 InfraTec红外热释电探测器测试电路


LIE-200 InfraTec红外热释电探测器参数表

参数

数值类型

数值

通光孔径

nom

ø 2.3 mm

元件尺寸/类型

nom

1.4 × 1.0 mm² ,涂覆黑色转化层的钽酸锂芯片

热时间常数(热响应时间)

typ

150 ms

反馈电阻

nom

1 GΩ ±10 %

反馈电容

nom

470 fF ±100 fF

极性

nom

正红外辐射通量变化引起的负电平信号

电压响应(rms{500K,10Hz,25,无滤光片和窗口}

min

1400 V/W

噪声密度(rms{10Hz,BW 1Hz,25}

max

5.0 µV/√Hz

探测能力{500K,10Hz,1Hz,25,无滤光片和窗口}

typ

5.5E+07 cm√Hz/W

补偿电压

nom

-0.4 ... -1.5 V

漏源电压

max

18 V

工作/存储温度

nom

-25 ... +85 °C

红外滤光片

所有InfraTec窗口和滤光片都可用(KBr除外和CsI)。可以根据要求定制滤光片。

滤光片尺寸

nom

矩形窗片: (2.70 × 2.70) mm +0/-0.05 mm

圆形窗片: ø3.3 mm ±0.1 mm

标准厚度: 0.50 mm +0.2/-0.1 mm

视场角

min

CaF2 or BaF2; 0.4 mm : 40°

硅衬底; 0.5 mm : 45°








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