光热探测器
热释光探测器的结构组成
热释光探测器的结构组成
热释光探测器是一种测量样品放射性元素含量的仪器，其结构组成包括以下几个部分。
1.样品仓：热释光探测器的样品仓通常由铝制成，具有较高的热传导性能，可以快速将样品加热到高温。
2.激发光源：热释光探测器的激发光源通常采用紫外线灯或蓝光二极管，可以在样品中激发释放出的电子激发，使其产生瞬时较强的荧光信号。
3.光电倍增管：热释光探测器的光电倍增管是用于放大荧光信号的重要部分，其数量和放大倍数直接影响到探测器的灵敏度和分辨率。
4.数据采集系统：热释光探测器的数据采集系统通常包括高速模数转换器、计算机和数据处理软件等组成部分，可以将荧光信号转换为数字信号并进行数据处理。
总之，热释光探测器是一种非常重要的测量放射性元素含量的仪器，其完整的结构组成可以为我们提供准确的测量结果。
- 1 -。
光子探测器分类
描述bios的含义
光子探测器是一种能够探测光（光子）的探测器，通常用于高能物理、核医学、安全检查、环境监测等领域。
常见的光子探测器分类如下：
- 按照工作原理分类：
- 光电探测器：利用光电效应将光信号转换为电信号，如光电二极管、光电倍增管等。
- 热探测器：利用光热效应将光信号转换为热信号，如热敏电阻、热释电探测器等。
- 量子探测器：利用量子效应将光信号转换为电信号，如雪崩二极管、硅光电池等。
- 按照探测波长分类：
- 可见探测器：能够探测可见光谱范围内的光，如光电二极管、光敏电阻等。
- 红外探测器：能够探测红外光谱范围内的光，如热释电探测器、量子阱探测器等。
- 紫外探测器：能够探测紫外光谱范围内的光，如雪崩二极管、硅光电池等。
- 按照应用领域分类：
- 高能物理探测器：用于高能物理实验中探测光子，如闪烁计数器、切伦科夫计数器等。
- 核医学探测器：用于核医学成像中探测光子，如正电子发射
断层扫描（PET）探测器、单光子发射计算机断层扫描（SPECT）探测器等。
- 安防探测器：用于安全检查和监控中探测光子，如X射线探测器、γ射线探测器等。
热红外探测器工作原理
热红外探测器工作原理热红外探测器，这东西听着就挺高科技，但实际上你要是了解了它的工作原理，你会发现，嘿，原来就是这么回事儿。
先说说这热红外探测器是干啥的。
简单来说，它就是能探测到物体发出的红外辐射，然后根据这辐射的强度，给你描绘出一幅物体的“热像图”。
这热像图啊，就像咱们平时看的照片，只不过它显示的不是物体的形状颜色，而是温度分布。
你说神奇不神奇？那它是怎么工作的呢？这事儿啊，得从红外线说起。
你知道吧，只要是温度高于绝对零度的物体，都会发出红外辐射。
就像咱们人，体温三十七八度，那也是个不小的红外辐射源呢。
这热红外探测器啊，就是专门捕捉这些红外辐射的。
它里头有个关键部件，叫探测元件。
这探测元件啊，就像是个敏感的小鼻子，一闻到红外辐射的味道，就开始有反应了。
它咋反应呢？就是吸收这些辐射能，然后自个儿温度升高。
你别说，这升温的过程还挺有意思的，就像是咱们冬天晒太阳，晒着晒着就觉得身上暖和了。
探测元件温度升高了，那它的某些物理参数就会发生变化。
比如说，电阻率啊、电流啊之类的。
这热红外探测器啊，就通过测量这些物理参数的变化，来判断它吸收了多少红外辐射，进而推算出物体的温度分布。
这个过程啊，说起来简单，其实里头学问大了去了。
就像咱们平时炖肉的火候，大火小火炖出来的肉味道就是不一样。
这热红外探测器啊，也得掌握好这个“火候”，才能准确探测到物体的温度。
有人可能会问了，这热红外探测器跟咱们平时用的温度计有啥区别啊？嘿，区别可大了去了。
温度计啊，得跟物体接触才能测温，这热红外探测器呢，不用接触，远远地就能测出来。
你说方便不方便？而且啊，这热红外探测器还能用在好多地方呢。
比如说消防吧，消防员可以通过它来定位火源，那效率可高了。
还有啊，医生也可以用它来检测病变组织，这可比传统的检测方法省事多了。
我有次去参观一个红外探测器的工厂，那场面可真够壮观的。
一排排的机器，都在忙着探测各种物体的温度。
工人们告诉我，这热红外探测器啊，现在可是抢手货，各行各业都得用它。
第十一讲--光电探测器的性能参数
所以
1
in ( A) 2
又有
1
D ( A) 2
8
七、归一化探测度D*
把两种因素一并考虑，
1
D ( Af ) 2
定义
D* D Af
1
(cm Hz 2 /W)
称为归一化探测度。
这时就可以说：D*大的探测器其探测能力一定好。 考虑到光谱的响应特性，一般给出D*值时注明响应波长λ、光辐射 调制频率f及测量带宽Δf，即D*(λ, f ,Δf )。
光电鼠标灵敏度
30
一、积分灵敏度R
灵敏度R定义为这个曲线的斜率，即
Ri
di dP
i P
(线性区内) (安/瓦) 或微安/流明
Ru
du
dP
u P
(线性区内) (伏/瓦)
R i和R u分别称为积分电流和积分电压灵敏度，i和u称为电表测量的电流、 电压有效值。
光功率P是指分布在某一光谱范围内的总功率。
2
知识应用2
光电倍增管探测器解决DNA排序问题
金属壳光电倍增管的金属通道电 子倍增极允许多通道输出，可以同时探 测来自多个分子的荧光信号，从而提高 探测灵敏度和探测速度。
荧光相关光谱术（FCS）利用 单光子计数光电倍增管探测 DNA靶序列。
1
本讲小结
1、积分灵敏度、光谱灵敏度、频率灵敏度、量子效率、通量阈、 噪声等效功率、归一化探测度等概念、表达形式、特点、应用等
量子效率 通量阈 噪声等效功率 归一化探测度
物理描述
光电转换特性的量度
对某一波长光电转换的量度 电流随调制频率变化的量度 吸收的光子数和激光的电子数之比 探测器所能探测的最小光信息功率 单位信噪比时的信号光功率
热探测器分类
用的要求，所以常把几个或几十个热电偶串接起来组成热电堆。热电堆可以 比热电偶提供更大的温差电动势，新型的热电堆采用薄膜技术制成，因此， 称为薄膜型热电堆。 4、热释电探测器 热释电探测器是发展较晚的一种热探测器。如今，不仅单元热释电探 测器已成熟，而且多元列阵元件也成功地获得应用。热释电探测器的探测率 比光子探测器的探测率低，但它的光谱响应宽，在室温下工作，已在红外热 成像、红外摄像管、非接触测温、入侵报警、红外光谱仪、激光测量和亚毫 米波测量等方面获得了应用，所以，它已成为一种重要的红外探测器。
热敏电阻的阻值随自身温度变化而变化。它的温度取决于吸收辐射、 工作时所加电流产生的焦耳热、环境温度和散热情况。热敏电阻基本上是用 半导体材料制成的，有负电阻温度系数（NTC）和正电阻温度系数（PTC） 两种。 热敏电阻通常为两端器件，但也有制成三端、四端的。两端器件或三 端器件属于直接加热型，四端器件属于间接加热型。热敏电阻通常都制得比 较小，外形有珠状、环状和薄片状。用负温度系数的氧化物半导体（一般是 锰、镍和钴的氧化物的混合物）制成的热敏电阻测辐射热器常为两个元件： 一个为主元件，正对窗口，接收红外辐射；另一个为补偿元件，性能与主元 件相同，彼此独立，同封装于一管壳内，不接收红外辐射，只起温度补偿作 用。 3、热电偶和热电堆 热电偶是最古老的热探测器之一，仍得到广泛的应用。热电偶是基于 温差电效应工作的。单个热电偶提供的温器常被分为四种：气动探测器（高莱管） 、热电偶或热电堆、 热敏电阻、热释电探测器。 1、气动探测器（高莱管） 利用充气容器接受热辐射后温度升高气体体积膨胀的原理，测量其容 器壁的变化来确定红外辐射的强度。这是一种比较老式的探测器，但在 1947 年经高莱改进以后的气动探测器，用光电管测量容器壁的微小变化，使灵敏 度大大提高，所以这种气动探测器又称高莱元件。 2、热敏电阻
第八章. 热探测器
情况二：有辐射功率 P exp(it ) 投射到热敏电阻上时：
d ( I 2 RB ) d (T ) H GT T T P exp(it ) dt dt
上式右边第一项
Vb2 RB d 2 2 ( RL RB ) 2 dRB d ( I RB ) d ( I RB ) dRB T T T dT dRB dT dRB dT Vb2 ( RL RB ) dRB Vb2 ( RL RB ) T RB T T 3 3 ( RL RB ) dT ( RL RB )
定义：基于光辐射与物质相互作用的热效应制成的器件。 分类：热电偶、热敏电阻、热释电探测器。 特点：不需致冷，具有平坦响应。 缺点: 响应较低，响应时间长。
§6-1热探测器的一般原理
热探测器探测光辐射包括两个过程： ①吸收光辐射能量后，探测器温度升高。 ②温度升高所引起的物理特性的变化转变为电信号。
P H
其被称为热敏电阻的有效热导。 Gt P exp[i (t )] 解得：
T T0 exp( H ) G i H
RL RB RL RB
如果 G 为正值，即
GT G0 (T1 T0 )T
则瞬变项随时间迅速趋近于零，只留下周期项，得到稳定解
如果 G 为负值，即
V
①对恒定辐射不响应 ② RV 和 成正比 ③ RV R RA Rd a.在对带宽无特别要求的情况下，RA 应尽量取得大 一些 b. R 小，响应的平坦区域却越来越宽，可通过改变 放大器的输入电阻来展宽工作频带。 1 1 Ad R ④当 或 时 ：RV
H
E
G H E
光电探测器
种类
• • • • 真空管光电探测器（PMT等） 半导体光电探测器 热电探测器 多通道探测器、成像器件
1.真空管光电探测器
• 利用在真空中光阴极受光辐照后产生光电子发射效应
光电阴极材料 • 光吸收系数大 • 传输能量损失小 • 光电子逸出功低
探测器窗口 • 透过率大
G n
AE
1.2光电倍增管
主要指标：
4. 暗电流 • 主要来源于阴极和倍 增级的热电子发射 • 决定了光电倍增管可 探测的最小光功率 • 暗电流与管子的工作 温度以及所加电压有 关
1.2光电倍增管
主要指标：
5.噪声等效功率 • 与阳极暗电流相等 的阳极输出电流所 需要的光功率决定 了光电倍增管可探 测的最小光功率 • ～10-15—10-16瓦， • ～10-18—10-19瓦（冷 却后），单光子探 测水平
单位时间内流出探测器件的光电子数与入射光子数之比
如有一探测器的灵敏度为0.5 A/W,其量子效率 为多少(光波长为1um)？
光探测器－参数
2.噪声等效功率（NEP） • 信噪比: SNR 信号的峰值和噪声的有效值(√带宽)之比
• NEP
NEP P S / N 1/ Hz
单位为W/Hz1/2
R1
C
R2
Vs
fC
图2.3 探测器的频率响应
f
Vmax
1 = c
T
i t dt
0
光探测器－参数
响应光谱 频谱响应 噪声
光探测器－噪声
1. 热噪声(thermal noise 或称Johnson noise)
白噪声
热噪声均方振幅电压值：
光辐射探测器
光辐射探测器
光辐射探测器是一种用于探测和测量光辐射的设备。
它可以接收光的电磁波并将其转换为电信号，通过测量电信号的强度、频率或波长等特征来得到关于光的信息。
光辐射探测器的工作原理通常基于光电效应、光敏效应或光热效应。
其中，光电效应指的是光子碰撞到材料表面的原子或分子上，并将其电子激发或从原子中抛出形成电子-空穴对；光
敏效应是指某些材料在被光照射后，其电阻、电容、电压等特性发生改变；光热效应是指材料在被光照射后吸收能量，产生热量或导致温度变化。
常见的光辐射探测器包括光电二极管、光敏电阻、光电倍增管、硅光电池等。
它们可以被应用于太阳能光伏发电、光学通信、光谱分析、光学测量等领域。
光辐射探测器的性能指标包括响应速度、线性度、灵敏度、波长范围、噪声等。
根据需要选择合适的光辐射探测器可以提高测量精度和可靠性。
光电探测器的温度特性分析
光电探测器的温度特性分析嘿，咱们今天来聊聊光电探测器的温度特性，这可是个挺有意思的话题！先来说说我之前碰到的一件事儿吧。
有一次，我在实验室里做光电探测器的相关实验，那天气温特别高，实验室的空调又不太给力。
我就发现，原本表现还算稳定的光电探测器，数据开始变得有些奇怪。
这让我深刻意识到，温度对它的影响真不是闹着玩的。
光电探测器呢，简单来说就是一种能把光信号转换成电信号的器件。
就好像我们的眼睛能看到东西，它能“看到”光并且告诉我们光的信息。
但是，它可不是啥“钢铁战士”，温度一变化，它的表现就可能会“变脸”。
当温度升高的时候，光电探测器内部的一些物理过程就会变得活跃起来。
比如说，载流子的扩散速度会加快，这就像是一群小朋友在操场上乱跑，速度快了就容易乱套。
这会导致探测器的响应度下降，输出的电信号变得不那么准确可靠啦。
而且啊，温度升高还可能会让探测器产生更多的噪声。
想象一下，本来安静的教室里突然多了很多吵闹声，老师讲课的声音就听不清楚了，这噪声就好比是那些吵闹声，干扰了探测器正常“工作”。
反过来，当温度降低的时候，也有麻烦。
探测器的灵敏度可能会下降，就像人在寒冷的冬天变得行动迟缓一样。
而且低温还可能导致一些材料的特性发生变化，影响探测器的整体性能。
那怎么去研究光电探测器的温度特性呢？这可得有一套方法。
我们可以在不同的温度环境下对探测器进行测试，记录下各种数据，然后分析这些数据，看看温度到底是怎么影响它的。
比如说，我们可以改变环境温度，从 0 度到 100 度，每隔一定的温度间隔就测一次，看看探测器的响应度、暗电流、噪声等等参数是怎么变化的。
在实际应用中，了解光电探测器的温度特性那是相当重要的。
比如说在太空探索中，外太空的温度变化非常大，如果探测器的温度特性不好，那传回来的数据可能就不准确，这可会给科学家们带来大麻烦。
又比如说在医疗设备中，如果因为温度变化导致探测器不准确，那诊断结果可能就会出错，后果不堪设想。
太阳星GH-903热释红外线探测器使用说明书
热释红外线探测器使用说明书 GH-903GH-903热释红外线探测器是根据人体红外光谱而工作,当人体在其接收范围内活动时,探测器输出报警信号,广泛用于银行、仓库及家庭等场所的安全防范。
GH-903热释红外线探测器是目前性能价格比较高的产品，实验证明在10~1000MHZ的高频干扰下，探测器均能可靠的工作，并对移动通讯有很强的抗干扰能力，电路设计采用计数脉动控制报警信号周期，根据使用情况，选择PCB上“PULSE”的1、3、5、端跳线，即可得到不同周期的报警信号。
一、安装：GH-903线外线探测器安装在室内高于2米的墙壁上或采用吸顶式安装，远离热源，接线排列应规则，探测器透镜前面不应有物体遮物，盖盒斜口面朝下，不应装反以免影响检测效果。
二、使用：检查接线无误，装好探测器盖盒，接通9-16V直流电源指示灯亮，经过1-2分钟后，指示灯熄灭，表示进入正常检测状态，此刻后，如有人再进入检测区，探测器输出报警信号同时指示灯亮。
（此为计数脉动选择在1端状态，选择不同的初始状态，可根据使用情况做合理选择）。
三、计数脉动选择：四、接线端口A&B：防拆开关输出端子C：－：直流电源负极D：+：直流电源正极E&F：NC．C继电器输出端子五、检测范围视图：六、主要技术规格：1、工作电压：9-16VDC.2、工作电流：17mA.3、传感器：P.I.R热释红外线4、计数脉动：1、2或35、报警器继电器输出：常闭干触点，最大切换50VDC，80Ma,6、防拆开关：常闭7、抗静电干扰：10KV8、工作温度：－１０℃－６０℃ ９、探测范围：１２米Ｘ １２米 本产品在正常使用的情况下（不包括人为损坏）保用五年， 使用寿命长， 灵敏度高， 外观豪华， 产品经久耐用。
深圳市商斯达实业有限公司荣誉出品欢迎索取免费详细资料、设计选型指南和光盘、样品；产品繁多未能尽录，欢迎来电查询。
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第三章 探测器(1)
⑥稳定性好、过载能力强。
2. 热敏电阻的原理、结构及材料
由于半导体材料的晶格吸收，对任何能量的辐射都可以 使晶格振动加剧，只是吸收不同波长的辐射，晶格振动加剧 的程度不同而已，因此，热敏电阻无选择性地吸收各种波长 的辐射，可以说它是一种无选择性的光敏电阻。 金属的自由电子密度很大，以致外界光作用引起的自由 电子密度相对变化较半导体而言可忽略不计。相反，吸收光 以后，使晶格振动加剧，妨碍了自由电子作定向运动。因此， 当光作用于金属元件使其温度升高，其电阻值还略有增加， 也即由金属材料组成的热敏电阻具有正温度系数(PTC)，而由 半导体材料组成的热敏电阻具有负温度特性(NTC)。
1.
主要有温差电效应和热释电效应 温差电效应
原理：两种不同的导体材料接成回路，当两个 接头处于温度不同时，回路中即产生电流—— 温差电效应。 热电偶热端接收辐射后 升温，载流子浓度增加， 热端 冷端 电子从热端向冷端扩散， 光 从而使P型材料热端带 温差电偶 负电，冷端带正电。N 型相反。
数为，则器件吸收的热辐射功率为 。
其中一部分使器件的温度升高， 另一部分补偿器件与环境的热 交换所损失的能量。 热交换能量的方式有三种；传 导、辐射和对流。设单位时间 通过传导损失的能量
设单位时间器件的内能增量为
Δ i，则有
d T Φi Ct dt
式中Ct 称为热容，表明内能的 增量为温度变化的函数。
大部分半导体热敏电阻由各种 氧化物按一定比例混合，经高 温烧结而成。多数热敏电阻具 有负的温度系数，即当温度升
由热敏材料制成的厚度为 0.01mm左右的薄片电阻
高时，其电阻值下降，同时灵
敏度也下降。由于这个原因， 限制了它在高温情况下的使用。
多光谱火焰探测器参数
多光谱火焰探测器参数包括：
1. 探测器类型：火焰探测器主要分为光电式、热式、气体式和紫外线式等多种类型。
2. 探测范围：火焰探测器的探测范围一般由其安装高度和探测器灵敏度决定，可达到数十至数百平方米。
3. 灵敏度：火焰探测器的灵敏度是指其能够探测到的最小火源热辐射功率，通常在0.1-1.0kW/m2之间。
4. 响应时间：火焰探测器的响应时间是指从探测到火灾信号到发出报警信号的时间，一般在3-10秒之间。
此外，多光谱火焰探测器还有其他参数，例如视野范围、频谱灵敏度、工作电压和功耗等。
例如，全锥形视野和中轴线±45°视野范围使得该设备可以360度无死角监控火源。
而不同的频谱灵敏度可以针对不同类型的火源进行监测，如紫外光、近红外、窄带红外和宽带红外等。
此外，工作电压和功耗等参数也会影响设备的运行效果和效率。
以上信息仅供参考，建议咨询专业人士获取更准确的信息。
红外热探测器工作原理
红外热探测器工作原理我有一次晚上出去散步，走到一个小区门口，看到保安拿着个奇怪的设备对着进出的人晃来晃去。
我凑过去问，保安大哥说这是红外热探测器，能测体温呢。
我就好奇，这玩意儿是怎么知道人的温度的呢？红外热探测器啊，就像是一个有神奇“热眼”的小卫士。
我们都知道，所有的物体，不管是热乎乎的人体，还是冷冰冰的石头，都会发出红外线。
这红外线就像物体散发出来的小信号，只是我们肉眼看不到它们。
红外热探测器里面有个很关键的部分，就像小卫士的“眼睛”，它能捕捉到这些红外线。
这个“眼睛”是用一种特殊的材料做的，这种材料对红外线特别敏感。
就像小猫在黑暗里能看到东西，是因为它的眼睛对微弱的光线敏感，这个探测器的“眼睛”对红外线也是如此。
当红外线照射到这个特殊材料上时，就会引起一些变化。
比如说，会让材料的电学性质发生改变，就像给这个材料施了魔法一样。
这种改变的程度和红外线的能量有关，而红外线的能量又和物体的温度有关系。
物体温度越高，发出来的红外线能量就越强，就像大火比小火散发的热量多，发出的红外线也更厉害。
探测器捕捉到这些变化后，就会把它们转化成我们能看懂的信号。
这就像把一种神秘的语言翻译成我们能理解的语言。
然后通过显示屏或者其他方式告诉我们物体的温度。
如果是用来测人体体温的红外热探测器，当人经过的时候，它就能快速地知道这个人有没有发烧。
红外热探测器在很多地方都特别有用。
在医院里，医生可以用它快速地给很多病人测体温，不用一个一个地用体温计，就像有了一个快速测温的小助手。
在一些需要监测温度的工厂里，它可以检测机器设备有没有过热。
要是机器温度太高，就像人发烧了一样，可能会生病出故障。
这时候红外热探测器就能及时发现，就像提前拉响警报一样，让工人师傅赶紧来处理。
红外热探测器就像一个无声的守护者，用它神奇的“热眼”时刻关注着周围物体的温度，真的是很厉害呢。
每次看到红外热探测器工作，我就会想起它有趣的工作原理。
热释光探测器及应用讲解
热释光探测器的选择
所要监测的辐射场的类型。如是单一辐射场γ、X、β……或是 混合辐射场n-γ；β-γ。天然LiF探测器GR-200A、GR-200、 GR-200P、GR-100、GR-100M等可以用于γ、X场的剂量监 测，7LiF和6LiF配(GR-206A和GR-207A, GR-206和GR-207, GR-206F和GR-207F)对可用于n-γ混合场的n剂量监测。GR200F可用于测β。
退火
照后低温退火的目的 ①消除低温峰对剂量测量的影响，因为各种探测器的 低温峰（不稳定）容易受到环境温不同程度的影响， 另外，不同低温峰随时间的变化有一定的衰变，各个 低温峰有各自的半衰期，经过低温退火可以消除由于 这些因素造成的对剂量测量的影响，提高测量精度； ②可以大大提高工作效率，缩短测量周期。低温退火 是在辐照后，读出前进行，未经低温退火的探测器在 读出时，一般采取两阶段恒温程序：即一般为消除低 温峰的影响，在低温峰的峰温处或稍后恒温数秒后 （此称为第一恒温或预加热处理），读数器才开始显 示和记录探测器所发出的热释光，如果探测器较多时， 这第一阶段恒温就要花费较多时间。而经过低温退火 时，则读出时就不需要第一阶段恒温。
240至700℃退火温度对LiF:Mg,Cu,P热释光发射谱的影响 研究：主要研究热处理如何影响陷阱中心和发光中心。首 次提出了退火温度低于300℃时，热释光灵敏度随退火温 度增加而降低是由于热辐射对载流子陷阱破坏作用；退火 温度超过300℃时，发射光谱向短波方向移动，发光中心 受到破坏。从而解释了LiF:Mg,Cu,P的发光机理，Cu的作 用以及灵敏度的热损失和恢复机理。
LiF:Mg,Cu,P粉末、玻璃管状和片 状探测器的优缺点
LiF:Mg,Cu,P玻璃管状探测器：1）克服了 LiF:Mg,Cu,P粉末探测器操作不方便的不足， 2）改善了早期LiF:Mg,Cu,P片状探测器环境 适应性特别是抗潮湿较差的不足。3）但玻璃 管自身的辐射和内装的是粉末探测器以及读出 时需加热到更高的温度都将增加本底，其探测 阈和信噪比均不如LiF:Mg,Cu,P片状探测器。
热探测器原理
热探测器原理《热探测器原理》热探测器是一种广泛应用于科学研究、工程技术和生活中的探测器，其原理基于物体发射和吸收热辐射的规律。
热探测器在测量温度、检测目标、红外成像和热量测量等领域发挥着重要作用。
热探测器的工作原理可以归结为两个基本部分：热辐射的能量转换和测量信号的检测。
首先，热探测器会将待测物体发出的热辐射能量转化为其他形式的能量，通常是电信号。
这个转换过程是通过不同的机制实现的。
常见的热探测器有热电偶、热敏电阻、半导体热敏材料和热电活性材料等。
热电偶是一种利用两种不同材料之间的热电效应来检测温度变化的热探测器。
当两种材料的接触点处于不同温度时，会产生一定的电压信号。
通过测量这个电压信号的变化，可以得到温度变化的信息。
热敏电阻则是一种电阻会随温度变化而发生变化的热探测器，电阻的变化可以转化为电压或电流信号。
半导体热敏材料是一种在温度变化时电阻发生显著变化的材料，适合于在宽温度范围内进行温度测量。
这种材料的电阻与温度呈反比关系，因此可以根据电阻的测量值来推算出温度变化的信息。
热电活性材料是一类能够将热辐射能量直接转化为电信号的材料。
它们可以在光电极中吸收红外辐射，产生电子和空穴对。
通过适当的电路设计，可以从这些电子和空穴对中提取出有关辐射能量的信息。
除了这些基本的热探测原理外，还有一些其他的机制用于检测热辐射能量，例如热感应材料中热效应的测量和红外测温技术中的辐射吸收机制。
总之，热探测器原理的核心在于将物体发射的热辐射能量转化为其他形式的能量，并通过测量这些能量的变化来得到待测物体的温度信息。
热探测器的应用非常广泛，包括但不限于航空航天、环境监测、医学影像学、物体检测和红外成像等领域。
例如，热探测器可以用于检测高温区域的温度分布，以避免可能的火灾风险；在医学领域，热探测器可以用于测量体表温度，以诊断疾病或进行疗效评估。
此外，热探测器还广泛应用于红外测温仪、夜视仪、红外追踪系统和红外成像仪等设备中。
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P0e
5
P0e jt T (G jH ) (G jH )
当ω＝0， 当ω不为0，
P0e
t / T
T
P0
G
t>> τT时 ，仅剩交变分量（第二项），即：
(1 e t / T )
稳定值
jt P e 0 T G jH
• 在相同的入射辐射下，对于热电探测器总是希望 ΔT尽可能地大。
T
P0 P0 2 1/ 2 G (1 2 T ) (G 2 2 H 2 )1/ 2
– – – –
ΔT随G和H的减小而增大。 要减小H就必须减小探测器热敏元件的体积和重量； 要减小G，必须减小热敏元件与周围环境的热交换。 由热时间常量τT的定义可知，减小G又会使τT增大（牺 牲探测响应时间）。所以在设计和选用热电探测器时 7 须采取折衷方案。另外G对探测极限也有影响。
2
• 对热电探测器的分析可分为两步：
–第一步是确定温升：按系统的热力学特性来确定入射辐 射所引起的温度升高ΔT（共性）； –第二步是确定参量变化：根据温升来确定具体探测器输 出信号的性能（个性）。
• 第一步对各种热电探测器件都适用，而第二步则 随具体器件而异。首先讨论第一步的内容，第二 步在讨论各种类型的探测器时再作分析。
4.8.1 基本原理 4.8.2 热敏电阻
4.8.3 热释电探测器Biblioteka 14.8.1 基本原理
光吸收
光热转换
温度上升
热电转换
电学特性变化 ——电参数输出
两种主要的热电效应：
• 温差电效应：温差产生电动势（塞贝克效应）
–热电偶和热电堆 • 热释电效应 ：辐射变化引起表面电荷变化 –热释电探测器
特点：
在宽广的波段有均匀的光谱响应 响应速度慢
13
14
三、分类 1、按原理分 （1）金属材料-正温度系数热敏电阻(PTR)
Positive Temperature Coefficient (PTC) thermistors
–由金属材料构成的测辐射热计：一般金属的能 带结构外层无禁带，自由电子密度很大，以致外
界光作用引起的自由电子密度相对变化较半导体
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原理：吸收辐射，产生温升，从而引起材料 电阻的变化。 吸收辐射—温升---电阻变化 主要材料类型：金属、半导体和超导体。
共同点：都敏感于辐射，光谱响应基本上与 入射辐射的波长无关。
热敏电阻 在电子电路中的符号
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一. 工作原理和结构
1. 温度系数aT 表示温度变化1℃时，热电阻实际阻值的相对变化： 1 R aT (1/ C) R T
内能的增加 与环境热交换
吸收的能量
为入射到探测器的辐射功率； α为探测器的吸收系数； H＝Cθ为热容；G＝1/Rθ为热导； ΔT为入射辐射引起的温升。
P0 e jt
4
d (T ) jt H GT P0e dt
利用初始条件：t＝0时，ΔT＝0，解得:
P0e T (G jH ) (G jH )
热探测器由于温度起伏引起的温度噪声功率为：
WT2 4GkT 2 f
推导热探测器的NEP： 探测器与外界达到热平衡时，所辐射的功率为：
P AT
4
G dP dT 4AT
2 T 2
3
NEP W 4GkT f 16 kT Af
5
8
4.8.2 热敏电阻 (Bolometer)
与材料常数B成正比。
11
2. 结构
• 由热敏材料制成的厚度为 0.01mm 左右的薄片电阻粘合在 导热能力高的绝缘衬底上，电阻体两端蒸发金属电极以便 与外电路连接； • 再把衬底同一个热容很大、导热性能良好的金属相连构成 热敏电阻。（使用热特性不同的衬底，可使探测器的时间 常量由大约1ms变为50ms） • 红外辐射通过探测窗口投射到热敏元件上，引起元件的电 阻变化。为了提高热敏元件接收辐射的能力（提高吸收系 12 数），常将热敏元件的表面进行黑化处理。
• 式中 τT＝H/G＝ RθCθ，它是热电 探测器的热时间常量，其意义为 当 t＝ τT时，热电探测器的温升 上升为稳定值的63％。 • τT的数量级约为几毫秒至几秒， 比光子器件的时间常量大得多。
其幅值为：
P0 T 2 1/ 2 G (1 2 T )
6
二、热电探测器的共性 ΔT的考虑
式中，R为环境温度为热力学温度T时测得的实际阻值。 正温度系数（PTC）的热敏电阻温度系数：a
T
A——常数
1 dRT B 2 负温度系数（NTC）的热敏电阻温度系数： aT RT dT T
随温度T变化很大，并
T P0 e jt P0 T R T R 2 G j H G 1 2 H
3
一、热回路方程
光热探测器热回路最简单的模型如图所示： 能量守恒：探测器吸收的辐射 热链 应等于单位时间内系统内能的增 散热器 温度T0 量和与外界热交换时所损耗的功 热导G(W/K) 率之和。因此，可建立以下的热 回路方程：
热敏元件 热容量H(J/K) 温度T0+ΔT
d (T ) jt H GT P e 0 dt
而言可忽略不计。吸收辐射产生温升后，自由电 子浓度的增加是微不足道的。相反，因晶格振动 的加剧妨碍了自由电子作定向运动，从而电阻温 度系数是正的.
适宜材料有铂、铜、镍、铁等。
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（2） 半导体电阻材料-负温度系数热敏电阻(NTR)
Negative Temperature Coefficient (NTC) thermistors –由半导体材料制成的测辐射热计：半导体材料对光的吸收 除了直接产生光生载流子的本征吸收和杂质吸收外，还有 不直接产生载流子的晶格吸收和自由电子吸收等，并且不 同程度地转变为热能，引起晶格振动的加剧，器件温度的 上升，即器件的电阻值发生变化。其中部分电子能够从价 带跃迁到导带成为自由电子，使电阻减小，电阻温度系数 是负的。又因为各种波长的辐射都能被材料吸收，只是吸 收不同波长的辐射，晶格振动加剧的程度不同而已,对温升 都有贡献，所以它的光谱响应特性基本上与波长无关。 半导体类的多为金属氧化物，例如氧化锰、氧化镍、氧化 钴等。