复合热释电红外探测器.pdf

发明属于光辐射探测技术，更确切地说属于使用热释电响应元的红外探测器，可供红外光谱仪，红外气体分析仪，红外辐射计，高灵敏度的红外仪器使用。
    已有热释电红外探测器由热释电响应元、高阻抗前置放大器和带有红外窗口的保护外壳构成。响应元由垂直于自发极化方向切割加工，并在二表面涂有金属电极的热释电材料薄片和吸收涂层构成，响应元密封在保护外壳内（参见USP4216574）。

    由于普通热释电红外探测器响应元厚度一般大于10微米，灵敏元通过热释电薄片自身固定在支座上，探测率一般并不高，特别是对于窄的矩形光敏面，由于热释电薄片自身的横向（即薄片平面内）热流涨落使探测率D＊大大下降，因而在某些应用中灵敏度不够高，甚至比不上热电偶红外探测器。

    本发明的目的在于克服上述缺点，提高热释电红外探测器的探测率。

    本发明的主要特征在于一个复合结构的热释电响应元，该响应元由一个导热吸收层和一块上、下表面涂有金属电极的热释电薄片，该响应元固定在陶瓷支座上和高阻抗低噪声前置放大器一起封装在带红外窗口的管壳内。

    导热吸收层是一个金属-电介质-金属-电介质-金属的多层复合薄膜，其中金属层用高阻金属材料（如铋）制成，电介质选用红外透光材料（如硒化锌），热释电薄片选用具有高热释电系数的材料，（如掺丙氨酸的三甘氨酸硫酸盐）热释电系数一般大于2×103库仑/厘米3·度，薄片厚度在0.5～50微米范围内，视不同光敏面尺寸选用不同的厚度值。薄片二表面垂直于自发极化，并刻蚀成栅状结构。

    热释电薄片正对入射辐射一边的电极（称正面电极）就是导热吸收层的底层金属层。另一面上的电极（称背面电极）通过在光敏元旁边的补偿元电容耦合亦在正面引出。

    附图系所建议的复合热释电探测器剖面图1。为了更好地表明具体结构，还附有热释电薄片电极及剖面图2。1.外壳;2.红外窗口;3.响应元热释电材料薄片;4.导热吸收层;5.补偿元正面电极;6.灵敏元正面电极;7.陶瓷支座;8.高阻抗前置放大器。

    本发明导热吸收层吸收率与电介质层厚度无关，即使吸收层很薄仍能保持较高地吸收率（0.5），因而热释电薄片可以很薄，大大减小了响应元热容量，同时，由于热释电材料薄片刻成栅状结构，灵敏元的热容量进一步减小，因而响应率大大提高，从而使本发明的探测率大于已有的热释电红外探测器（二倍以上），特别是对于窄的矩形光敏面，由于横向热导大大减小，减小的倍数等于栅状薄片刻去的部分与留下的部分之比（大于16）探测率比已有的热释电探测器产品高得多（四倍以上），因而可以取代热电偶红外探测器在各类分光光度计中应用。此外，还可广泛应用于红外气体分析仪，辐射功率计、付里叶光谱仪和红外遥控开关。