超導紅外探測器(Superconductor Infrared Detector)是指利用高溫超導現象研製的探測器。
基本介紹
- 中文名:超導紅外探測器
- 外文名:Superconductor Infrared Detector
- 學科:物理學
- 套用:軍事、民用
- 特點:低功耗、價格低
- 發現者:海克·卡末林·昂納斯
簡介
分類與探測機理
優勢
- 常規的半導體紅外探測器工作波段受波長範圍的限制,套用範圍即受到局限.而超導紅外探測器就不存在這一缺點,它具有非常寬的回響波段範圍,不僅可以探測從紫外、可見光、紅外到遠紅外的電磁輻射,還可探測X射線、亞毫米波、毫米波、微波,基本上覆蓋了整個電磁波譜;在遠紅外和毫米波譜區內,高Tc超導探測器是性能最好的器件(LN2),目前在8~14um性能最好的紅外探測器是啼鍋汞(HgCdTe),但若波長大於20um,它的靈敏度將大大下降,而超導探測器的性能仍保持不變。
- 具有較好的全天候工作能力.
- 列陣器件適合紅外熱像系統.尤其是使亞毫米波段減像的研究成為可能.亞毫米波段成像的顯著特點是:能彌補由於大氣中雨霧的作用而受到影響的紅外系統的缺陷,同時它在空間解析度上優於毫米波探測系統。長期從事紅外技術研究的、美國Honeywell感測器與系統發展中心的.PW.Kurse認為,高Tc超導探測器是紅外與亞毫米波波段的最佳器件(65~90K),這種探測器猶如架在紅外與毫米波之間的一座橋樑,填補了目前亞毫米波段無探測器的空白.
- 功耗低、噪聲爾,便於研製大面積均勻列陣和焦平面.
- 成品率高、成本低,據SpIE(Vol.2020)報導,1993年美國Honeywell感測器與系統發展中心宣布:澱積在iS微觀結構上的高溫超導Bolometer的成本比HgCdTe的要低幾個數量級。
- 超導積體電路的研製成功將使得未來的星載紅外成像系統能夠探測更冷的物體,而且能使這些成像系統的造價更低。
性能特點
- 低功耗。超導電路可認為是無功耗的,但實際上功耗是存在的。通常它比相同作用的半導體電路的功耗低兩個數量級。超導FPA的研究內容,除敏感元之外還包括前放(可選SQUD)、A/ D轉換和信息處理等電路。總的來看,超導電路的功耗要比半導體電路低1~ 2個數量級。
- 超導線路尺寸極小。從亞微米和納米結構研究報導看,微米級的器件加上微米級的線路將比半導體FPA具有更高的密度,因而可完成更為複雜的信息處理工作。
- 便於研製大面積均勻列陣。由於超導均勻膜已具有Υ 76mm的尺寸,因此利用現有的光刻技術完全可以製造大面積均勻敏感元。而且壞器件極少,甚至沒有。
- 成品率高、價格低。這是由超導制膜和光刻工藝可靠所決定的。用高Tc超導體澱積在Si微結構上的薄膜製成的bolometer器件的成品率很高,且其成本比HgCdTe低5~ 6個量級。
套用領域
- 軍事上,作紅外(尤其是遠紅外)和亞毫米波行掃瞄器、遠紅外雷射器的接收器件,紅外前視系統、熱像儀(用於大於20召In至亞毫米波段的成像)的接收器件,以及用於精密制導、火控、紅外偵查、光電對抗等武器系統.
- 民用上,用於低溫測溫儀、光譜儀、天文探測,特別是天文衛星對外層空間的探測、長波地物輻射波譜檢測、托克馬克離子體電子溫度測量等。