熱敏型紅外探測(cè)器

1800年，F(xiàn).W.赫歇耳在太陽(yáng)光譜中發(fā)現(xiàn)了紅外輻射的存在。當(dāng)時(shí)，他使用的是水銀溫度計(jì)，即最原始的熱敏型紅外探測(cè)器。1830年，L.諾比利利用當(dāng)時(shí)新發(fā)現(xiàn)的溫差電效應(yīng)(也稱(chēng)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(cè)器。稱(chēng)作溫差電型紅外探測(cè)器(也稱(chēng)真空溫差電偶)。其后，又從單個(gè)溫差電偶發(fā)展成多 個(gè)電偶串聯(lián)的溫差電堆。1880年，S.P.蘭利利用金屬細(xì)絲的電阻隨溫度變化的特性制成另一種熱敏型紅外探測(cè)器，稱(chēng)為測(cè)輻射熱計(jì)。1947年，M.J.E.高萊發(fā)明一種利用氣體熱膨脹制成的氣動(dòng)型紅外探測(cè)器(又稱(chēng)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(cè)器和測(cè)輻射熱計(jì)，使這兩種探測(cè)器的性能比原來(lái)使用半金屬或金屬時(shí)得到很大的改進(jìn)。半導(dǎo)體的測(cè)輻射熱計(jì)又稱(chēng)熱敏電阻型紅外探測(cè)器。

60年代中期，出現(xiàn)了熱釋電型探測(cè)器。它也是一種熱敏型探測(cè)器，但其工作原理與前三種熱敏型紅外探測(cè)器有根本的區(qū)別。最早的光電型紅外探測(cè)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(cè)到 1.3微米。外光電效應(yīng)的響應(yīng)波長(zhǎng)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(cè)器，對(duì)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)和光生伏特兩種效應(yīng)。利用這些效應(yīng)制成的探測(cè)器分別稱(chēng)為光導(dǎo)型紅外探測(cè)器和光伏型紅外探測(cè)器(見(jiàn)光子型探測(cè)器)。

在半導(dǎo)體中引起電導(dǎo)改變或產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)是一個(gè)激活過(guò)程，需要有一定的能量墹E。因此，入射輻射的光子能量必須大于墹E。也就是光電型探測(cè)器有一個(gè)最長(zhǎng)的響應(yīng)波長(zhǎng)，稱(chēng)為長(zhǎng)波限λ。

1917年，T.W.卡斯發(fā)明Tl2S光電型紅外探測(cè)器，但長(zhǎng)波限僅到1.1微米。30年代末期，德國(guó)人研究PbS光導(dǎo)型探測(cè)器，室溫工作時(shí)長(zhǎng)波限為3微米，液氮溫度時(shí)可到5微米。第二次世界大戰(zhàn)之后，相繼研制成PbTe和PbSe光電型探測(cè)器，響應(yīng)波長(zhǎng)延伸到7微米。50年代起，由于半導(dǎo)體物理學(xué)的發(fā)展，光電型探測(cè)器所能探測(cè)的波長(zhǎng)不斷延伸。對(duì)于有重要技術(shù)用途的 1~13微米波段和限于實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用的13~1000微米波段，都有適當(dāng)?shù)墓怆娦吞綔y(cè)器可供使用。60年代起，又研究成Hg1-xCdxTe三元半導(dǎo)體紅外探測(cè)器，配制不同組分x的材料，可以制得不同響應(yīng)波長(zhǎng)的紅外探測(cè)器。

整流型紅外探測(cè)器也是60年代開(kāi)始問(wèn)世的。由于激光的出現(xiàn)， 就有可能利用外差技術(shù)進(jìn)行接收。因此，把微波波段用的結(jié)型檢波器推廣應(yīng)用到更高的頻率范圍，即短毫米波和亞毫米波。