Pyroelektrische Hochdetektivitäts-Infrarotsensoren mit gleichmäßiger spektraler Empfindlichkeit

Pyroelektrische Ein- und Mehrelementsensoren sowie lineare Arrays sind wichtiger Bestandteil von Infrarot-Messgeräten zur Gasanalyse und Spektroskopie sowie zur berührungslosen Temperaturmessung. Um hohe Nachweisempfindlichkeiten dieser Geräte zu erreichen, muss das Signal/Rausch-Verhältnis groß sein. Es sind hohe Werte der spezifischen Detektivität D* bzw. kleine rauschäquivalente Strahlungsleistungen NEP erforderlich.

DIAS Infrared hat schon seit Jahren die bewährten PYROSENS-Sensoren und Arrays im Fertigungsprogramm. Basis ist das Pyroelektrikum Lithiumtantalat mit sehr guten sensorrelevanten Materialkenngrößen, einer geringen Temperaturabhängigkeit und einer ausgezeichneten Langzeitstabilität. Große Signal/Rausch-Verhältnisse erfordern sehr dünne pyroelektrische Elemente. Bei DIAS Infrared werden Elementdicken bis zu etwa 5 µm durch den Einsatz von Ionenstrahlätztechnologien erreicht.

Für die oben genannten Anwendungsgebiete sind nicht nur hohe Signal/Rausch-Verhältnisse notwendig, sondern zusätzlich wird eine hohe und spektral möglichst gleichmäßige Absorption bzw. Empfindlichkeit gefordert. Dazu können bei DIAS Infrared die besonders dünnen ionenstrahlgeätzten pyroelektrischen Elemente jetzt auch mit einer zusätzlichen Absorberschicht kombiniert werden. Verwendung finden nanostrukturierte Absorberschichten auf der Basis von NiCr. Die Wärmekapazität ist sehr gering. Die Schichten lassen sich fotolithografisch strukturieren und erreichen im Wellenlängenbereich von 2 µm bis 14 µm eine gleichmäßige Absorption von etwa 0,9.


Als erste neue Sensortypen kommen Ein- und 2-Kanalsensoren PYROSENS LTMI im Spannungs- und Strombetrieb, mit und ohne thermische Kompensation sowie Elementflächen 1 mm x 1 mm, Durchmesser 1 mm und 2 mm x 2 mm auf den Markt. Es werden Werte der spezifischen Detektivität von bis zu 109 cmHz1/2W-1 erreicht. Das sind die höchsten kommerziell verfügbaren Werte für pyroelektrische Lithiumtantalat-Infrarotsensoren. Auch verfügbar sind pyroelektrische lineare Arrays mit 128 oder 256 Elementen (Elementmittenabstand/pitch 100 µm bzw. 50 µm), die ebenfalls ionenstrahlgeätzte dünne und zusätzlich mit thermisch isolierenden Schlitzen versehene pyroelektrische Chips beinhalten. Zusammen mit den nanostrukturierten NiCr-Absorberschichten werden hier NEP-Werte um 0,1 nW erreicht. Diese jetzt verfügbaren sehr geringen Werte ermöglichen neue Lösungen für kompakte Spektroskopie-Baugruppen.

Über die DIAS Infrared GmbH

Die DIAS Infrared GmbH mit Hauptsitz in Dresden entwickelt und fertigt Systemlösungen rund um die berührungslose Temperaturmesstechnik für Kunden aus Industrie und Forschung. Die Infrarotmessgeräte – auch für kundenspezifische Anwendungen – werden nach dem neuesten Stand der Technik und "Made in Germany" in Dresden sowie zwei weiteren Standorten in Magdeburg und Saalfeld hergestellt.

Das Produktspektrum umfasst von Wärmebildkameras über Pyrometer, für die punktförmige Messung von Temperaturen, auch Infrarotlinienkameras sowie Infrarotsensoren. DIAS-Lösungen zeichnen sich durch die robuste Ausführung, hervorragende Genauigkeit, ausgezeichnete Zuverlässigkeit und hohe Serviceorientierung aus.

Typische Anwendungsgebiete sind die Prozesssteuerung und -überwachung, Qualitätskontrolle, Brandfrüherkennung sowie unterschiedlichste Messungen in Forschung und Entwicklung in Temperaturbereichen von -40 °C bis 3000 °C. Hochqualifiziertes Personal, die moderne technologische Ausrüstung der Fertigung, sowie eine sehr leistungsfähige Mess- und Rechentechnik ermöglichen auch anspruchsvollste Kundenwünsche schnell zu erfüllen.

Das internationale Vertriebsnetz umfasst Partner in vielen Ländern in Europa, Asien, Nord- und Südamerika sowie Australien. DIAS ist Mitglied im AMA Fachverband für Sensorik e. V. und langjährig nach ISO 9001 zertifiziert.

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