Detector térmico
Los detectores térmicos son, junto a los detectores cuánticos, un segundo tipo de detectores infrarrojos. Se basan en el cambio de la temperatura del elemento detector por absorciónde radiación electromagnética. El cambio de temperatura provoca el cambio de una propiedad dependiente de la temperatura del detector térmico, que se evalúa de forma eléctrica y es una medida de la energía absorbida.
Termopar de radiación (termopila)
Cuando se calienta la juntura de dos metales diferentes, debido al efecto termoeléctrico, surge una tensión proporcional a la temperatura. Dicho efecto se ha utilizado técnicamente durante mucho tiempo en la medición de la temperatura de contacto con la ayuda de termopares. Si el calentamiento de la juntura la provoca la absorción de radiación, este componente se llama termopila.
En la figura, los termopares de bismuto/antimonio dispuestos en un círculo alrededor de la superficie del detector se muestran en un chip El calentamiento de la superficie del detector conduce a la generación de una tensión de señal que puede conectarse a las almohadillas de unión.
Detectores piroeléctricos
Los llamados detectores piroeléctricos se basan en el efecto piroeléctrico. El elemento detector sensible consiste en un material piroeléctrico con dos electrodos de evaporación. La estructura básica de un elemento piroeléctrico se muestra en la siguiente figura.
Mediante el cambio de temperatura del elemento detector provocado por la absorción de radiación infrarroja, la carga de la superficie cambia debido al efecto piroeléctrico. Esto resulta en una señal de salida eléctrica que se procesa en un preamplificador. Debido a la naturaleza de la generación de carga en el piroeléctrico, el flujo de radiación deberá interrumpirse continuamente de manera alternativa (corte). La ventaja de la posterior amplificación selectiva de la frecuencia es una buena relación señal a ruido.
Bolómetro
El llamado bolómetro es una forma especial del detector térmico y está basado en la dependencia de la temperatura de la resistencia eléctrica. El elemento detector sensible consiste en una resistencia cuyo valor cambia cuando absorbe la radiación de calor. El cambio de resistencia provoca un cambio en la caída de tensión de la señal gracias a la resistencia del bolómetro. Con el fin de lograr una alta sensibilidad y una alta detectividad específica, deberá usarse, principalmente, un material que tenga un alto coeficiente de temperatura de resistencia eléctrica. Los bolómetros que funcionan a temperatura ambiente aprovechan tanto el coeficiente de temperatura de resistencia de los metales (por ejemplo, la capa negra y el bolómetro de película delgada) como el de los semiconductores (por ejemplo, el bolómetro de termistor).
Las cámaras de infrarrojos utilizan principalmente Focal Plane Arrays (FPA por sus siglas en inglés)basadas en bolómetros de película delgada utilizados como detector. El sensor de imagen integrado tiene típicamente un tamaño de 20 000 a 1 millón de píxeles. Cada píxel es un microbolómetro de 17×17 a 35×35 µm². Al usar VOX(óxido de vanadio) o silicio amorfo como tecnologías alternativas para los FPA, se logra una relación precio-rendimiento muchísimo mejor. Los tamaños típicos de los detectores actuales son 160×120, 320×240 y 640×480 píxeles. Para aumentar la precisión de la medición, los bolómetros están termostatizados a temperaturas definidas con una alta precisión de control y se referencian regularmente mediante corrección de compensación.
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