熱釋電探測器的原理和發(fā)展歷史

　　熱釋電材料是一種具有自發(fā)極化的電介質(zhì),它的自發(fā)極化強度隨溫度變化,可用熱釋電系數p來(lái)描述,p=dP/dT（P為極化強度，T為溫度）。在恒定溫度下，材料的自發(fā)極化被體內的電荷和表面吸附電荷所中和。如果把熱釋電材料做成表面垂直于極化方向的平行薄片，當紅外輻射入射到薄片表面時(shí)，薄片因吸收輻射而發(fā)生溫度變化，引起極化強度的變化。而中和電荷由于材料的電阻率高跟不上這一變化，其結果是薄片的兩表面之間出現瞬態(tài)電壓。若有外電阻跨接在兩表面之間，電荷就通過(guò)外電路釋放出來(lái)。電流的大小除與熱釋電系數成正比外，還與薄片的溫度變化率成正比，可用來(lái)測量入射輻射的強弱。

　　發(fā)展歷史：

　　1938年就有人建議利用熱釋電效應制造紅外探測器,直到1962年,J.庫珀才對此效應作了詳細分析，并制成紅外探測器。熱釋電型紅外探測器都是用硫酸三甘酞(TGS)和鉭酸鋰 (LiTaO3)等優(yōu)質(zhì)熱釋電材料(p的數量級為10-8C/K.cm2)的小薄片作為響應元，加上支架、管殼和窗口等構成。它在室溫工作時(shí)，對波長(cháng)沒(méi)有選擇性。但它與其他熱敏型紅外探測器的根本區別在于，后者利用響應元的溫度升高值來(lái)測量紅外輻射，響應時(shí)間取決于新的平衡溫度的建立過(guò)程，時(shí)間比較長(cháng)，不能測量快速變化的輻射信號。而熱釋電型探測器所利用的是溫度變化率，因而能探測快速變化的輻射信號。這種探測器在室溫工作時(shí)的探測率可達 D≈1～2×109厘米·赫/瓦。70年代中期以來(lái),這種探測器在實(shí)驗室的光譜測量中逐步取代溫差電型探測器和氣動(dòng)型探測器。