Cristal de tantalate de lithium et son application - 12

3 L'application principale du cristal de tantalate de lithium

3.4 Détecteur pyroélectrique

To détecter des cibles, pLes détecteurs yroélectriques échangent généralement de la chaleur avec l'extérieurenvironnementgrâce à trois méthodes : convection thermique, conduction thermique et rayonnement thermique. Le principe de fonctionnement est:les électrons sont adsorbés à la surface du matériau pyroélectrique,etla surface est neutre;la température de la surface du matériau change lorsqu'elle est chauffée,etle moment dipolaire électrique du matériau change;afin de garder la surface du matériau neutre, la surface libère des charges. Les capteurs pyroélectriques présentent généralement les avantages d’un taux de détection élevé, d’une large fréquence de fonctionnement, d’un faible coût, d’une structure simple et d’une vitesse de réponse rapide.

Les unités de détection des détecteurs pyroélectriques comprennent la céramique, les monocristaux et les films minces. Les céramiques utilisent principalement du niobate de tantalate de potassium et du titanate de zirconate de plomb. Les matériaux monocristallins utilisent généralement du niobate de lithium et du tantalate de lithium. Les films couramment utilisés comprennent le film de tantalate de lithium et le film de titanate de zirconate de plomb. Le cristal de tantalate de lithium est largement utilisé dans les détecteurs pyroélectriques en raison de son bon coefficient pyroélectrique, de son point de Curie et de sa constante diélectrique. Dong Hangrong et d'autres ont mené des recherches sur les détecteurs pyroélectriques térahertz et ont conçu un détecteur pyroélectrique térahertz avec un diamètre photosensible deφ10 mm. Le modèle de détecteur pyroélectrique térahertz a été conçu par analyse par éléments finis et analyse de simulation de couplage thermoélectrique. En optimisant le processus de polissage et de décapage, le développement du détecteur pyroélectrique térahertz a été achevé. Après les tests, le détecteur a une réactivité de 371,8 V/W, un bon temps de réponse, une intégration élevée et une faible puissance de bruit, ce qui résout efficacement le problème des tests de puissance de faisceau térahertz à grande surface. Zhao Ling et coll. LiTaO ultra-mince préparé₃plaquettes en préréglant des rainures profondes de 20 μm sur la surface de la plaquette. La couche d'absorption infrarouge de noir de carbone a été préparée en utilisant la méthode d'électrospray. L'analyse de la couche d'absorption infrarouge du noir de carbone a montré que lorsque le temps d'électropulvérisation était de 20 minutes, les particules de noir de carbone couvraient uniformément toute la surface du substrat et que le taux d'absorption infrarouge de la couche d'absorption atteignait 98 %, le taux de détection du corps noir du détecteur. atteint 1,78×10⁸cm·Hz^1/2/W. Anonyme et coll. a conçu un détecteur pyroélectrique au tantalate de lithium utilisant une puce de 7 µm d'épaisseur, adapté à la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier. Le détecteur ne nécessite pas de refroidissement supplémentaire par l'élément Peltier à haute température et offre un taux de détection spécifique typique de 4,0 × 10.⁹à 10 Hz.

Cheng Jinbao a analysé et optimisé les paramètres du processus d'amincissement et de polissage de la plaquette, et a utilisé une pulvérisation électrostatique à haute tension pour préparer la couche d'absorption infrarouge encre-noir de carbone. Enfin, les composants sensibles dilués, polis et préparés avec la couche d’absorption ont été conditionnés dans des appareils. Après les tests, plus la plaquette de tantalate de lithium est fine, meilleur est le taux de réponse. La réponse de l'appareil est proportionnelle à la puissance de la lumière incidente. Aux hautes fréquences, la réponse en tension de l'appareil diminue progressivement avec sa fréquence. La puissance de bruit équivalente du détecteur est de 4,3×10^-dixW/Hz^1/2, et le taux de détection spécifique est de 3,3 × 10⁸cm·Hz^1/2/W, bonnes performances, répondant aux exigences des détecteurs pyroélectriques. Wang Jianfei a combiné l'état actuel de la recherche sur les détecteurs de température ambiante et a conçu un capteur de détection infrarouge basé sur un film de tantalate de lithium en optimisant la structure unique sensible, la couche d'absorption et le processus de préparation pour obtenir une détection de la température ambiante. Dans des conditions de température ambiante, lorsque la fréquence d'impulsion est de 3 Hz, la puissance de bruit équivalente minimale de l'appareil est de 7,46 × 10.^-4W/Hz^1/2, et le taux de détection atteint 1,34×10³Hz^1/2/W. L'absorption de la couche d'absorption sélectionnée atteint 94 %, répondant aux besoins de détection. Zhou Libing et d'autres ont préparé un détecteur pyroélectrique infrarouge à double canal basé sur une plaquette de tantalate de lithium. La chambre à gaz optique utilisait une combinaison de deux ellipsoïdes et d'une surface supérieure sphérique, ce qui a non seulement amélioré l'efficacité de couplage de la propagation de la lumière, mais égalementêtre bénéfiqueà la miniaturisation des modules capteurs. De plus, un algorithme de compensation de température et d'humidité basé sur la méthode des moindres carrés est proposé pour atteindre une précision de mesure de ±0,9 %. ZhangKaisheng et coll. a conçu un détecteur d'absorption sélectif en longueur d'onde dans lequel des matériaux thermoélectriques sont intégrés à des absorbeurs parfaits de métamatériaux (MPA). LiTaO₃Un monocristal avec des films métalliques des deux côtés a été sélectionné comme substrat et un MPA de type métal-diélectrique a été déposé dessus. La structure MPA est constituée d'un SiO₂couche diélectrique et une unité périodique de type croisé, offrant une haute sélectivitée absorptionà 3,16 µm.Ttension hermoélectriqueest généré uns la puissance rayonnante incidente est transformée en chaleur par la couche diélectrique et se diffuse dans le lithium.