Wieloelementowe detektory i moduły – MCT / InAsSb

Multielement detectors and modules – MCT / InAsSb

VIGO specjalizuje się w niestandardowych detektorach i modułach dedykowanych do aplikacji klienta. Układy 32-elementowe są teraz dostępne w produkcji z dedykowanymi przedwzmacniaczami.

Większość produkowanych w VIGO System detektorów wieloelementowych bazuje na detektorach fotowoltaicznych HgCdTe (epitaxial HgCdTe heterostructure), chłodzonych termoelektrycznie.

Wykres 1 przedstawia przykładowe charakterystyki spektralne, a Tabela 1 – parametry detektorów optymalizowanych dla różnych długości fali.

Wykres 1. Przykładowe charakterystyki spektralne. 

Tabela 1. Parametry detektorów optymalizowanych dla różnych długości fali.

Optimum wavelength λopt, µm3.03.44.05.06.08.010.6
Detectivity D* (λopt), cm·Hz1/2/W≥7.0×1010≥4.0×1010≥3.0×1010≥9.0×109≥2.0×109≥2.0×108≥1.0×108
Time constant τ, ns≤280≤200≤100≤80≤50≤45≤10

Ogromną zaletą detektorów wieloelementowych VIGO System jest brak konieczności chłodzenia kriogenicznego. Skutkuje to zmniejszeniem rozmiarów i wagi urządzenia, a co za tym idzie, ograniczeniem poboru mocy.

Nasze możliwości technologiczne pozwalają również na produkcję detektorów wieloelementowych z InAsSb (ang. indium arsenide antimonide) przy użyciu metody MBE (ang. Molecular Beam Epitaxy). Komponenty te są zgodne z dyrektywą RoHS. Są przeznaczone do zastosowań, w których należy zapewnić wyższą odporność na trudne warunki pracy.

Rysunek 1 przedstawia wymiary (unit: mm) obudów TO8 16pin (a) oraz flatpack 40pin (b), w których montowane są detektory wieloelementowe VIGO System.

Rysunek 1. Układ mechaniczny.

Najważniejsze cechy produktu

  • Duża czułość
  • Szybka reakcja
  • Brak konieczności chłodzenia kriogenicznego

Kluczowymi zaletami detektorów wieloelementowych VIGO System jest bardzo duża dokładność i szybkość pomiaru. W pomiarach temperatury osiągana jest dokładność rzędu pojedynczych milikelwinów, nawet przy pomiarze obiektu obecnego w polu widzenia przez zaledwie kilka mikrosekund.

W spektrofotometrii, zalety te pozwalają na uzyskiwanie wysokiej jakości pomiarów w krótkim czasie. Pomiar całego zakresu widmowego jednocześnie, skraca czas pomiaru (w porównaniu z czasem potrzebnym do skanowania i pełnej analizy widma w detektorach jednoelementowych).

Tabela 2 przedstawia parametry detektorów wieloelementowych VIGO System, dobierane na potrzeby poszczególnych aplikacji.

Tabela 2.  Parametry. 

ParameterValue
Array formatlinear or bilinear, up to 32 elements
Active elements materialHgCdTe or InAsSb
Detector typePV (phtovoltaic) or PC (photoconductor)
Operating wavelengthMWIR (λcut-off: 3.0 to 8.0 µm)
LWIR (λcut-off: 8.0 to 14.0 µm)
λcut-on can be optimized upon request
Pixel sizeminimum 25×25 μm
Cooling2- or 3-stage TEC
Active elements temperature210 – 270 K
Temperature sensorthermistor or diode (accuracy up to ±1 K)
Time constant1 – 500 ns
PackageTO8 16pin or flatpack 40pin
WindowSi/Al2O3/Ge with or without anti-reflection coating, planar or wedged
Ambient temperature0 to 70°C
Storage temperature-20 to 50°C

Detektory wieloelementowe VIGO System są oferowane z szeroką gamą akcesoriów. Akcesoria mogą być dopasowywane do potrzeb aplikacji i integracji z systemem użytkownika. Tabela 3 przedstawia przykładowe rozwiązania.

Tabela 3. Akcesoria. 

AccessoryDescription
TEC controlleronboard analog controller
Lens mountC-mount 1” or SM1 THORLABS
Preamplifierultra-low noise, selectable bandwidth
DAQSPI or USB HS

Zastosowania

Detektory wieloelementowe mają zastosowanie w punktowych, bezkontaktowych pomiarach temperatury elementów szybko przemieszczających się. Przykładem jest monitoring w czasie rzeczywistym temperatury zewnętrznych jak i wewnętrznych łożysk kół oraz hamulców pociągów dużych prędkości. Mogą to być także pomiary temperaturowe na liniach produkcyjnych, wykrywanie anomalii, monitorowanie profili chłodzenia lub spalania.

Dostępne obecnie spektrofotometry wykorzystują zwykle zakres bliskiej podczerwieni 0.8−2.5 μm. Związki organiczne, gazy cieplarniane, hydrowodory dużo precyzyjniej można obserwować w zakresie MWIR (3.0 – 8.0 µm) oraz LWIR (8.0 – 14.0 µm).  Zastosowanie detektorów wieloelementowych pozwala wyeliminować konieczność stosowania filtrów lub używania ruchomych elementów mechanicznych do skanowania widma lub przestrzeni, a w konsekwencji eliminuje błędy związane z ich pracą. Duża szybkość i dokładność detektorów wieloelementowych VIGO System, pozwalają na uzyskiwanie wysokiej jakości pomiarów spektrofotometrycznych w krótkim czasie, a bardzo niskie szumy umożliwiają pracę również ze źródłami o małej mocy: termicznymi lub diodami IR.

Innym zastosowaniem detektorów wieloelementowych są systemy sortowania optycznego odpadów (high-performance optical sorting systems). Linijka detektorów pozwala na obrazowanie elementów przesuwających się na taśmie oraz badanie składu chemicznego. Sortowanie optyczne może mieć zastosowania w przemyśle: wydobywczym, spożywczym, chemicznym, farmakologicznym

RPMA.01.02.00-14-b451/18-00

Mazowsze/0090/19-00

Wieloelementowe detektory podczerwieni do bezkontaktowej diagnostyki multifunkjconalnej

Sensory dla przemysłu 4.0 i IoT