Thermischer Detektor (Thermal Detector)

Neben Quantendetektoren stellen thermische Detektoren die zweite Hauptart von Infrarotdetektoren dar. Sie basieren auf einer Temperaturänderung des empfindlichen Elements infolge der Absorption elektromagnetischer Strahlung. Die Temperaturänderung bewirkt eine Änderung einer temperaturabhängigen Eigenschaft des thermischen Detektors, die elektrisch ausgewertet wird und ein Maß für die absorbierte Energie darstellt. Es gibt verschiedene technologische Umsetzungen dieses Prinzips:

Wird die Verbindung zweier unterschiedlicher Metalle erwärmt, entsteht aufgrund des thermoelektrischen Effekts eine elektrische Spannung, die proportional zur Temperatur ist. Dieser Effekt wird seit vielen Jahren in der technischen Kontakt-Temperaturmessung mit Thermoelementen genutzt. Wenn die Erwärmung der Kontaktstelle durch die Absorption von Strahlung erfolgt, wird dieses Bauteil als Thermosäule bezeichnet.

Bei pyroelektrischen Detektoren besteht das empfindliche Element aus einem pyroelektrischen Material, auf das durch Verdampfung zwei Elektroden aufgebracht werden. Die durch die Absorption von Infrarotstrahlung verursachte Temperaturänderung des Detektorelements führt infolge des pyroelektrischen Effekts zu einer Änderung der Oberflächenladung. Dadurch entsteht ein elektrisches Ausgangssignal, das weiterverarbeitet wird. Aufgrund der Art, wie die Ladung im pyroelektrischen Material erzeugt wird, muss der Strahlungsfluss kontinuierlich wechselweise unterbrochen werden (Chopping). Solche Detektoren eignen sich daher besonders gut zur Erfassung von Temperaturänderungen (z. B. in Bewegungsmeldern).

Das Bolometer basiert auf der Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands. Das empfindliche Detektorelement besteht aus einem Widerstand, dessen Wert sich ändert, wenn Wärmestrahlung absorbiert wird. Die Widerstandsänderung führt zu einer Veränderung des Spannungsabfalls über dem Bolometerwiderstand.