紅外望遠鏡Ultra red telescopes
將入射的紅外輻射信號轉(zhuǎn)變成電信號輸出的器件。紅外輻射是波長介于可見光與微波之間的電磁波﹐人眼察覺不到。要察覺這種輻射的存在并測量其強弱﹐必須把它轉(zhuǎn)變成可以察覺和測量的其他物理量。一般說來﹐紅外輻射照射物體所引起的任何效應(yīng)﹐只要效果可以測量而且足夠靈敏﹐均可用來度量紅外輻射的強弱?，F(xiàn)代紅外探測器所利用的主要是紅外熱效應(yīng)和光電效應(yīng)。這些效應(yīng)的輸出大都是電量﹐或者可用適當?shù)姆椒ㄞD(zhuǎn)變成電量。一個紅外探測器至少有一個對紅外輻射產(chǎn)生敏感效應(yīng)的物體﹐稱為響應(yīng)元。此外﹐還包括響應(yīng)元的支架﹑密封外殼和透紅外輻射的窗口。有時還包括致冷部件﹑光學(xué)部件和電子部件等。
簡史 1800年﹐F.W.赫歇耳在太陽光譜中發(fā)現(xiàn)了紅外輻射的存在。當時﹐他使用的是水銀溫度計﹐即最原始的熱敏型紅外探測器。1830年﹐L.諾比利利用當時新發(fā)現(xiàn)的溫差電效應(yīng)(也稱塞貝克效應(yīng))﹐制成了一種以半金屬鉍和銻為溫差電偶的熱敏型探測器。稱作溫差電型紅外探測器(也稱真空溫差電偶)。其后﹐又從單個溫差電偶發(fā)展成多個電偶串聯(lián)的溫差電堆。1880年﹐S.P.蘭利利用金屬細絲的電阻隨溫度變化的特性制成另一種熱敏型紅外探測器﹐稱為測輻射熱計。1947年﹐M.J.E.高萊發(fā)明一種利用氣體熱膨脹制成的氣動型紅外探測器(又稱高萊管)。在40年代﹐又用半導(dǎo)體材料制作溫差電型紅外探測器和測輻射熱計﹐使這兩種探測器的性能比原來使用半金屬或金屬時得到很大的改進。半導(dǎo)體的測輻射熱計又稱熱敏電阻型紅外探測器。
60年代中期﹐出現(xiàn)了熱釋電型探測器。它也是一種熱敏型探測器﹐但其工作原理與前三種熱敏型紅外探測器有根本的區(qū)別。最早的光電型紅外探測器是利用光電子發(fā)射效應(yīng)即外光電效應(yīng)制成的。以 Cs-O-Ag為陰極材料的光電管(1943年出現(xiàn))可以探測到 1.3微米。外光電效應(yīng)的響應(yīng)波長難以延伸﹐因此﹐它的發(fā)展主要是近紅外成像器件﹐如變像管。
利用半導(dǎo)體的內(nèi)光電效應(yīng)制成的紅外探測器﹐對紅外技術(shù)的發(fā)展起了重要的作用。內(nèi)光電效應(yīng)分光電導(dǎo)和光生伏打兩種效應(yīng)。利用這些效應(yīng)制成的探測器分別稱為光導(dǎo)型紅外探測器和光伏型紅外探測器(見光子型探測器)。
分類 按所利用的效應(yīng)﹐紅外探測器可分成三大類。
熱敏(型)紅外探測器響應(yīng)元吸收紅外輻射而使溫度升高﹐利用溫度升高所導(dǎo)致的體積膨脹﹑電阻的改變﹑溫差電動勢的產(chǎn)生或自發(fā)電極化的改變等﹐度量入射輻射的強弱。
光子(型)(或光電型)紅外探測器響應(yīng)元內(nèi)的電子直接吸收紅外輻射的光子能量而發(fā)生運動狀態(tài)的改變﹐利用這一改變所導(dǎo)致的電導(dǎo)的改變或電動勢的產(chǎn)生等﹐度量入射輻射的強弱。
整流(型)紅外探測器紅外輻射是頻率比無線電波更高的電磁波。與無線電波一樣﹐也可用結(jié)型器件(如半導(dǎo)體結(jié)﹑金屬-半導(dǎo)體結(jié)﹑金屬-金屬結(jié)﹑約瑟夫遜結(jié)等)作混頻器﹐進行外差接收。不過﹐這種方法通常用于相干性的遠紅外輻射(即遠紅外鐳射)的探測。
將入射的紅外輻射信號轉(zhuǎn)變成電信號輸出的器件。紅外輻射是波長介于可見光與微波之間的電磁波﹐人眼察覺不到。要察覺這種輻射的存在并測量其強弱﹐必須把它轉(zhuǎn)變成可以察覺和測量的其他物理量。一般說來﹐紅外輻射照射物體所引起的任何效應(yīng)﹐只要效果可以測量而且足夠靈敏﹐均可用來度量紅外輻射的強弱?，F(xiàn)代紅外探測器所利用的主要是紅外熱效應(yīng)和光電效應(yīng)。這些效應(yīng)的輸出大都是電量﹐或者可用適當?shù)姆椒ㄞD(zhuǎn)變成電量。一個紅外探測器至少有一個對紅外輻射產(chǎn)生敏感效應(yīng)的物體﹐稱為響應(yīng)元。此外﹐還包括響應(yīng)元的支架﹑密封外殼和透紅外輻射的窗口。有時還包括致冷部件﹑光學(xué)部件和電子部件等。
簡史 1800年﹐F.W.赫歇耳在太陽光譜中發(fā)現(xiàn)了紅外輻射的存在。當時﹐他使用的是水銀溫度計﹐即最原始的熱敏型紅外探測器。1830年﹐L.諾比利利用當時新發(fā)現(xiàn)的溫差電效應(yīng)(也稱塞貝克效應(yīng))﹐制成了一種以半金屬鉍和銻為溫差電偶的熱敏型探測器。稱作溫差電型紅外探測器(也稱真空溫差電偶)。其后﹐又從單個溫差電偶發(fā)展成多個電偶串聯(lián)的溫差電堆。1880年﹐S.P.蘭利利用金屬細絲的電阻隨溫度變化的特性制成另一種熱敏型紅外探測器﹐稱為測輻射熱計。1947年﹐M.J.E.高萊發(fā)明一種利用氣體熱膨脹制成的氣動型紅外探測器(又稱高萊管)。在40年代﹐又用半導(dǎo)體材料制作溫差電型紅外探測器和測輻射熱計﹐使這兩種探測器的性能比原來使用半金屬或金屬時得到很大的改進。半導(dǎo)體的測輻射熱計又稱熱敏電阻型紅外探測器。
60年代中期﹐出現(xiàn)了熱釋電型探測器。它也是一種熱敏型探測器﹐但其工作原理與前三種熱敏型紅外探測器有根本的區(qū)別。最早的光電型紅外探測器是利用光電子發(fā)射效應(yīng)即外光電效應(yīng)制成的。以 Cs-O-Ag為陰極材料的光電管(1943年出現(xiàn))可以探測到 1.3微米。外光電效應(yīng)的響應(yīng)波長難以延伸﹐因此﹐它的發(fā)展主要是近紅外成像器件﹐如變像管。
利用半導(dǎo)體的內(nèi)光電效應(yīng)制成的紅外探測器﹐對紅外技術(shù)的發(fā)展起了重要的作用。內(nèi)光電效應(yīng)分光電導(dǎo)和光生伏打兩種效應(yīng)。利用這些效應(yīng)制成的探測器分別稱為光導(dǎo)型紅外探測器和光伏型紅外探測器(見光子型探測器)。
分類 按所利用的效應(yīng)﹐紅外探測器可分成三大類。
熱敏(型)紅外探測器響應(yīng)元吸收紅外輻射而使溫度升高﹐利用溫度升高所導(dǎo)致的體積膨脹﹑電阻的改變﹑溫差電動勢的產(chǎn)生或自發(fā)電極化的改變等﹐度量入射輻射的強弱。
光子(型)(或光電型)紅外探測器響應(yīng)元內(nèi)的電子直接吸收紅外輻射的光子能量而發(fā)生運動狀態(tài)的改變﹐利用這一改變所導(dǎo)致的電導(dǎo)的改變或電動勢的產(chǎn)生等﹐度量入射輻射的強弱。
整流(型)紅外探測器紅外輻射是頻率比無線電波更高的電磁波。與無線電波一樣﹐也可用結(jié)型器件(如半導(dǎo)體結(jié)﹑金屬-半導(dǎo)體結(jié)﹑金屬-金屬結(jié)﹑約瑟夫遜結(jié)等)作混頻器﹐進行外差接收。不過﹐這種方法通常用于相干性的遠紅外輻射(即遠紅外鐳射)的探測。