Infrarotdetektoren

Infrarotdetektoren sind Geräte, die darauf ausgelegt sind, elektromagnetische Strahlung aus dem infraroten Spektralbereich in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Die meisten handelsüblichen Infrarotdetektoren lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen: thermische Detektoren und Quantendetektoren.

Thermische Detektoren

Thermische Detektoren arbeiten nach dem Prinzip, dass sich ihre Temperatur ändert, wenn sie elektromagnetische Strahlung absorbieren. Diese Temperaturänderung beeinflusst eine temperaturabhängige Eigenschaft des Detektors, die anschließend elektrisch ausgewertet wird. Zu den gängigen Typen thermischer Detektoren zählen Thermosäulen, pyroelektrische Detektoren und Bolometer.

• Thermosäulen erzeugen eine Spannung, wenn ihre Übergänge durch absorbierte Strahlung erhitzt werden.
• Pyroelektrische Detektoren erzeugen aufgrund des pyroelektrischen Effekts ein elektrisches Signal, wenn sich ihre Temperatur ändert.
• Bolometer verändern ihren elektrischen Widerstand bei Erwärmung, und diese Änderung wird gemessen, um die absorbierte Energie zu bestimmen.

Thermische Detektoren sind bekannt für ihre breite spektrale Empfindlichkeit und werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die eine hohe Empfindlichkeit über einen großen Wellenlängenbereich erfordern.

Quantendetektoren

Quantendetektoren, auch als Photonendetektoren bekannt, arbeiten auf der Grundlage des photoelektrischen Effekts. Wenn Photonen der Infrarotstrahlung absorbiert werden, regen sie Elektronen im Halbleitermaterial an, auf höhere Energieniveaus überzugehen. Die Rückkehr dieser Elektronen in ihren Grundzustand erzeugt ein elektrisches Signal, das anschließend gemessen wird. Zu den gängigen Typen von Quantendetektoren gehören photoleitende und photovoltaische Zellen.

• Photoleitende Zellen erhöhen ihre Leitfähigkeit, wenn sie Infrarotstrahlung ausgesetzt werden.
• Photovoltaische Zellen erzeugen eine Spannung, wenn sie Infrarotstrahlung ausgesetzt werden.

Diese hochempfindlichen Detektoren zeichnen sich durch schnelle Ansprechzeiten aus und eignen sich daher für Anwendungen, die eine schnelle Erfassung und präzise Messungen erfordern. Quantendetektoren werden typischerweise in der Spektroskopie, der Fernerkundung und der Hochgeschwindigkeits-Wärmebildgebung eingesetzt.