热释电探测器简介21页PPT
热释光探测器及应用 ppt课件
（能够提供新的规格的探测器和按照用户要求提供）
ppt课件 14
防化研究院 热释光探测器的最新研究进展
新材料LiF:Mg,Cu,Na,Si/LiF:Mg,Cu,Si的研究： LiF:Mg,Cu,Si 是组织等效的 LiF 热释光探测器的新的一族，具 有好的热稳定性，较小的残余信号， Si 代替 P 有较好的化学和 环境稳定性，该材料具有一定的研究价值。韩国在该探测器的 研究走在了前面，但他们的材料的热稳定性较差。
热释光探测器及应用
ppt课件
1
ppt课件
2
热释光探测器及发展动态
防化研究院热释光探测器研究简介
GR-100和GR-200性能 GR-100和GR-200规格 防化研究院有关探测器的最新研究进展 热释光探测器选择 热释光剂量测量技术 几个关注的问题
ppt课件 3
防化研究院热释光探测器研究简介
ppt课件 20
LiF:Mg,Cu,P粉末、玻璃管状和片状探测器的 优缺点
LiF:Mg,Cu,P粉末探测器：
1 ）热释光灵敏度较 LiF:Mg,Cu,P 片状探测器低，但
灵敏度为LiF:Mg,Ti的30倍以上。2）在实际应用中可 以任意选取不同的重量用塑料管制成个人剂量计，即 经济又实用，在国内有不少应用。 3 ）由于它的物理 状态为粉末，颗粒度的表面积大，产生的非辐射感生 热释光高，且涨落大，所以它的本底剂量大，探测阈 和信噪比均不如LiF:Mg,Cu,P片状探测器。4）操作不 方便。
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。 19 ppt课件
《热电探测器》PPT课件
超导测辐射热计是利用某些金属或半导体，从正常态变为 超导态时，电阻发生巨大变化这一特性来工作的。超导材料多 为铌、钽、铅或锡的氮化物，在15～20K时变为超导体。在转 变期内的温度仅为几分之一开氏温度，电阻温度系数约每度 5000%。但保持住转变期温度，所需的致冷量很大，控制复杂， 目前这种探测器还不太可能在实验室外使用。
接在惠更斯电桥的一个臂上。现在的热敏电阻多为两个相同规
格的元件装在一个管壳里，一个作为接收元件，另一个作为补
偿元件，接到电桥的两个臂上，可使温度的缓慢变化不影响电
桥平衡。
精选ppt
19
热敏电阻的接电电路
工作时，或按上图a接成桥式电路，或按上图b以补偿元件为负
载接放大器。图中 R T 1为接收元件，R T 2为补偿元件，R 1 、R 2 、
16
它们的主要区别是，金属的热敏电阻，电阻温度系数多为 正的，绝对值比半导体的小，它的电阻与温度的关系基本上是 线性的，耐高温能力较强，所以多用于温度的模拟测量。
而半导体的热敏电阻， 电阻温度系数多为负的， 绝对值比金属的大十多倍， 它的电阻与温度的关系是 非线性的，耐高温能力较 差，所以多用于辐射探测， 例如，防盗报警、防火系 统、热辐射体搜索和跟踪 等。
当冷端开路时，开路电压为 UOCMT 式中，M为比例系数，称塞贝克常数，也称温差电势率，单位 为V/℃；ΔT为温度增量。
因G与材料性质和环境有关，所以为了使G较小，提高灵敏 度，并使工作稳定，常把温差电偶或温差电堆放在真空的外壳 里。
精选ppt
12
真空温差电偶的主要参量有：灵敏度（也叫响应率）R、 响应时间常数τ、噪声等效功率NEP或比探测率D*等。
第二步是根据温升来确定具体探测器件输出信号的性能。
热释电探测器介绍
热释电红外线传感器热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。
在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。
由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。
为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动。
菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。
当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。
人体辐射的红外线中心波长为9~10--um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。
在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。
被动式热释电红外探头的工作原理及特性：人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。
人体发射的10UM 左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。
红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。
1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。
所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。
《热辐射探测器》课件
随着人工智能和机器学习技术的发 展，热辐射探测器将具备自我学习 和自我调整的能力，能够根据环境 变化自动优化探测性能。
热辐射探测器面临的挑战
环境适应性
热辐射探测器在复杂环境中工作 时，需要克服温度、湿度、压力 等多种因素的影响，保证探测的
稳定性。
可靠性
热辐射探测器在长时间工作过程 中，需要保持稳定的性能，防止
灵敏度与选择性
热辐射探测器应具有高灵敏度和良好的 选择性，能够准确探测和区分不同波长
的热辐射。
响应速度
热辐射探测器的响应速度应足够快， 能够实时跟踪和响应热辐射的变化。
稳定性与可靠性
热辐射探测器应能在各种环境条件下 保持稳定性能，并具有较高的可靠性 ，能够长期稳定运行。
尺寸与重量
热辐射探测器的尺寸和重量应尽可能 小，以便于携带和应用。
光纤温度传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、测量范围广等 优点，常用于石油、化工等领域。
热辐射探测器的性能指标
测量范围
指探测器能够测量的温度范围。
响应时间
指探测器从接收到信号到输出稳定所需的时 间。
精度
指探测器的测量误差。
稳定性
指探测器在长时间使用中的性能稳定性。
03
热辐射探测器的设计与制 造
热辐射探测器的设计原则
气象观测
热辐射探测器用于测量大气温度、湿度和压力等气象参数，为气象预报和气候变化研究提供数据支持 。
环保监测
热辐射探测器可以检测工业废气和排放物的温度，帮助环保部门监控污染源和，热辐射探测器用于火灾预警和监测，通过实时监测建筑物的温度变 化，及时发现火灾隐患并发出警报。
热辐射探测器的种类
光电导型
利用光电导材料吸收光子能量后电导率发生变化 ，从而检测光辐射能量。
热释电传感器课件
THANKS
感谢观看
化、远程控制和数据共享，提高其应用范围和便利性。
热释电传感器在未来的展望与应用场景
工业制造
在工业制造领域，热释电传感器可用于监测生产过程中的温度、压 力、流量等参数，提高生产效率和产品质量。
医疗健康
热释电传感器可用于医疗设备中，如监测病人的体温、呼吸等生理 参数，为医生提供准确的诊断依据。
环境监测
热释电传感器课件
• 热释电传感器概述 • 热释电传感器的工作原理 • 热释电传感器的制造与封装 • 热释电传感器的应用实例 • 热释电传感器的发展趋势与展望
01
热释电传感器概述
热释电效应
• 热释电效应是指某些晶体或陶瓷材料在温度变化时，会改变其 电荷数量的现象。这一效应最初被发现于铁电晶体中，并被广 泛应用于各种传感器和电子器件中。
02
热释电传感器的工作原理
热释电效应的工作原理
1 2 3
热释电效应 热释电效应是指某些晶体或陶瓷材料在温度变化 时，发生电荷释放的现象。这一现象在特定温度 范围内特别显著。
温度变化引起的晶体结构变化 当温度变化时，晶体结构中的正负电荷中心会发 生相对位移，导致晶体表面出现电荷分布。
热释电系数 热释电系数是指单位温度变化引起的电荷释放量。 这个系数是衡量热释电效应强弱的重要参数。
金属电极制备
在热释电薄膜上制备金属电极， 如采用电子束蒸发或溅射沉积 等方法。
衬底准 备
选择合适的衬底材料，如硅片、 玻璃等，并进行清洗。
薄膜图案化
通过光刻、干法刻蚀等技术对 热释电薄膜进行图案化处理。
保护层制备
热电探测器(新)
所以，在许多应用中，高频近似式：
RV A HC
热释电探测器的响应率与频率及负载电阻的关系曲线：
RV RL1 RL2 RL3
RL1 RL2 RL3
响应率与负载电阻RL 成正比；无带宽特别要求时RL 尽量取大； 随来负展载宽电工阻作频RL带的。减小，响应的平坦区变宽，可通过改变负载电阻
热释电探测器件应用实例
在电子防盗、人体探测器领域中，热释电红外探测 器的应用非常广泛 。
基于热释电红外传感器的报警系统
人体都有恒定的体温，一般在 37度，会发出特定波长10μm左右的 红外线，通过菲涅尔滤光片增强后 聚集到热释电红外感应源上，探测 器接收到人体红外辐射温度发生变 化时就会失去电荷平衡，向外释放 电荷，后续电路经检测处理后就能 产生报警信号。
♣ 优点：不需制冷、在全部波长上具有平坦响应 ♣ 缺点：响应较低，响应时间较长
3. 热电探测器件的工作参数：
对应于光子探测 器的响应时间
（1） 热探测器的热时间常数：
H
H G
探测器通过热导G与 周围环境发生热交换
几ms~几s， 如何减小？
H：探测器热容量，即探测器升高一度所需热量。 （J/K）
指在任意温度下温度变化1℃(K)时的零负载电阻变化 率， 热敏电阻随温度的变化取决于电阻温度系数。
T
1 RB
dRB dT
温度变化较小时：
RB T RBT
金属电阻率及其温度系数
物质 银 铜 金 铝 钙 铍 镁 锌 钴 镍 镉 铁
温 度 t/℃
20 20 20 20 0 20 20 20 20 20 0 20
在电子防盗人体探测器领域中热释电红外探测器的应用非常广泛热释电探测器件应用实例人体都有恒定的体温一般在37度会发出特定波长10m左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到热释电红外感应源上探测器接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡向外释放电荷后续电路经检测处理后就能产生报警信号
热释电探测器简介PPT课件
-------------
++++++++++
+ห้องสมุดไป่ตู้
束
缚
电 荷
-------------
++++++++++
11/2/2019
8
3、热释电材料
铁电体的自发极化强度PS（单位面积上的电荷量）与温度的关系如图所示， 随着温度的升高，极化强度减低，当温度升高到一定值，自发极化突然消 失，这个温度常被称为“居里温度”或“居里点”。在居里点以下，极化 强度PS是温度T的函数。
材料中。热释电材料同普通的热电材料不同，它们有自极化效应，即使在
没有外电场的情况下，也存在电偶极矩。热释电材料当温度不变时，晶体
表面的电荷被来自外部的自由电荷中和。晶体温度变化越大，极化强度变
化就越大，-表--示-大--量--的-电--荷--聚- 集在电极。
++++++++++
自由电荷
-------------
电极面积较大，极间距离较 二 热释电探测器的电路连接 少，因而极间电容较大，故 其不适于高速应用。
图（b）所示的边电极结构中，电极所在的平面 与光敏面互相垂直，电极间距较大，电极面积 较小，因此极间电容较小。由于热释电器件的 响应速度受极间电容的限制，因此，在高速运 用时以极间电容小的边电极为宜。
11/2/2019
热释电探测器简介
《热探测器》PPT课件
精选ppt
4
§2 测辐射热计
利用材料吸收红外辐射后电阻发生变化而制成的红外探测 器叫测辐射热计。
分类：热敏电阻测辐射热计、金属测辐射热计、低温测辐 射热计、超导测辐射热计、复合测辐射热计。
2.1 热敏电阻测辐射热计
1）热敏电阻 热敏电阻的阻值随自身温度的变化而变化。
电阻温度系数：热敏电阻阻值随温度的相对变化率。
aa负温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻ntcntc如金属氧化物半导体如金属氧化物半导体材料温度升高时电阻降低材料温度升高时电阻降低温度特性其中bb正温度系数热敏电阻ptc如钛酸钡结构的化合物金刚石结构的半导体材料温度升高时电阻降低玻封热敏电阻ntc图b片式ntc热敏电阻图c珠状引线ntc热敏电阻22热敏电阻测辐射热计热敏电阻测辐射热计aa结构及工作原理结构及工作原理热敏电阻测辐射热计所采用的热敏材料通常是由热敏电阻测辐射热计所采用的热敏材料通常是由负温度系负温度系数的氧化物半导体数的氧化物半导体做成的晶片结构一般是锰钴和镍氧化物做成的晶片结构一般是锰钴和镍氧化物熔结而成
（1）
热敏电阻吸收红外辐射，引起温升，阻值发生变化，R1上的 焦耳热的改变量为：
PJ
dPJ dR1
dR1 T dT
精选ppt
（2）
9
根据式（1）及
T
1 R
dR dT
,可得
2
P J R L 1 V 0R 1 R 1R R L L 1 1 R R 1 1 T T P JR R L L 1 1 R R 1 1 T T
2.4 测辐射热计焦平面阵列
优点：带宽小，能在一个帧时间内完成积分；成本低。
精选ppt
15
熔结而成）。
结构：
窗口
热热释电探测器讲义
热释电效应当人体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。
能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件。
热释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标。
一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。
热释电红外传感器的特点是反应速度快、灵敏度高、准确度高、测量范围广、使用方便，随着相关信号处理器性能和可靠性的不断提高，热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎一：工作原理和结构1.1：热释电效应当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。
通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。
当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度，图1表示了热释电效应形成的原理。
能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件，其常用的材料有单晶(LiTaO3 等)、压电陶瓷（PZT等）及高分子薄膜（PVFZ等）[2]热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器。
它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有ΔT的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱电压ΔV。
由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。
热释电效应所产生的电荷ΔQ会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳定不变时，ΔT=0，传感器无输出。
当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有信号输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。
热释电探测器
目录目录 (1)摘要 (2)正文 (2)第一章：工作原理和结构 (2)第一节：热释电效应 (2)第二节：被动式热释电红外传感器的工作原理和结构 (3)第三节：热释电红外探头处理芯片原理 (5)第二章：工作特性和参数 (8)第三章：实际应用和发展前景 (9)参考文献 (10)摘要体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。
能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件。
热释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标。
一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。
热释电红外传感器的特点是反应速度快、灵敏度高、准确度高、测量范围广、使用方便，随着相关信号处理器性能和可靠性的不断提高，热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎热释电探测器第一章：工作原理和结构第一节：热释电效应当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。
通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。
当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度，图1表示了热释电效应形成的原理。
能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件，其常用的材料有单晶(LiTaO3 等)、压电陶瓷（PZT等）及高分子薄膜（PVFZ等）[2]热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器。
它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有ΔT的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱电压ΔV。
光热探测器.ppt
17
图示分别为半导体和金属（白 金）的温度特性曲线。 白金的电阻温度系数为正值， 大约为0.37%左右； 半导体材料热敏电阻的温度系 数 为 负 值 ， 大 约 为 -3% ～ -6% ， 约为白金的10倍以上。 所以热敏电阻探测器常用半导 体材料制作而很少采用贵重的 金属
P0e jt 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。
热敏元件 热容量H(J/K) 温度T0+ΔT
5
H
d(T ) dt
GT
P0e jt
利用初始条件：t＝0时，ΔT＝0，解得:
T P0e(G / H )t P0e jt (G jH ) (G jH )
4.8 光热探测器
(Thermal Detector)
1
4.8.1 基本原理 4.8.2 热敏电阻 4.8.3 热释电探测器
2
4.8.1 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
3
• 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。