IRdetectoren

IR-Detektoren sind Sensoren, die Infrarotstrahlung in elektrische Signale umwandeln. Sie decken das Spektrum vom nahen über mittleren bis zu fernem Infrarot ab und finden Anwendung in Wissenschaft, Industrie, Sicherheit und Technik. Grundsätzlich unterscheidet man photonische Detektoren und thermische Detektoren.

Photonische Detektoren arbeiten durch Absorption von IR-Strahlung in einem Halbleiter, wodurch Ladungsträger erzeugt werden. Typische Bauelemente sind Photodioden, Quanten-Well-IR-Detektoren (QWIPs) und verschiedene Materialsysteme wie HgCdTe (MCT), InSb oder InGaAs. Sie ermöglichen hohe Empfindlichkeit und schnelle Reaktionszeiten, benötigen aber oft Kühlung, um dunkle Ströme und Rauschwerte zu kontrollieren.

Thermische Detektoren wandeln IR-Absorption in eine Temperaturänderung um, die als elektrischer Signalweg genutzt wird. Beispiele sind Bolometer und Thermopile. Diese Detektortypen arbeiten häufig im ungekühlten oder gering gekühlten Zustand und eignen sich gut für breite Spektren sowie kompakte, kostengünstige IR-Kameras.

Kühlung und Leistungskennzahlen: Viele photonische Detektoren erfordern Kryogegenwärmungen (oft 77 K bis 200 K) zur Minimierung des Rauschens. Ungekühlte Mikrobolometer ermöglichen zivilen Anwendungen im mittleren bis fernen IR-Bereich. Wichtige Kenngrößen sind Empfindlichkeit (D, DET), das Rauschäquivalente Leistung (NEP), Quantenwirkungsgrad und Reaktionszeit.

Anwendungen: Militärische Nachtsicht, Astronomie, Umwelt- und Gasanalytik, industrielle Prozessüberwachung, Verkehrs- und Sicherheitsanwendungen sowie Spektroskopie.

Fokaleigentafel-Arrays (FPA) und ROICs (Readout Integrated Circuits) ermöglichen die Integration vieler Detektorelemente in bildgebende Systeme. Herausfordernd bleiben Kosten, Uniformität, Kühlung und Temperaturstabilität.