IR-Sensoren für die Analysenmesstechnik

Das Leibniz-Institut für Photonische Technologien entwickelt und fertigt hochdetektive thermoelektrische Strahlungssensoren auf der Basis von V-/VI-Verbindungshalbleitern.
Ein wesentliches Alleinstellungsmerkmal ist dabei die Verwendung der thermoelektrisch hocheffektiven Materialpaarungen n-Wismut (87 %)-Antimon (13 %)- / p-Antimon oder p-Wismut-Antimon-Tellur. Ausgeführt werden die Sensoren als miniaturisierte Multi-Junction-Thermosäulen, die mit Hilfe von Mikrosystemtechniken auf passivierten Silizium-Substraten strukturiert werden. Durch das thermisch und mechanisch optimierte Design in Zusammenhang mit der hocheffektiven thermoelektrischen Materialpaarung ergeben sich spezifische Detektivitäten D* im Bereich von einigen 108 bis zu 2,0 x 109 cm Hz1/2/ W. Diese Werte markieren Spitzenwerte auf dem Gebiet der Thermopilesensoren. In den letzten Jahren ist eine ganze Familie von verschiedenen Sensoren und Sensor-Arrays entwickelt, hergestellt und unter härtesten Bedingungen getestet worden. Die hohe Detektivität und große Linearität der spektralen Empfindlichkeit über einen breiten IR-Bereich sowie die robuste Konstruktion der Sensoren zeigt die herausragende Leistungsfähigkeit des Sensorkonzepts.

Einige der Sensoren wurden für Weltraummissionen qualifiziert und sind in mehreren NASA-und ESA-Projekten wie u. a. MSL, Hayabusa II und InSight im Einsatz.

Abstract

We present thermoelectric microsensors based on bismuth and antimony. The sensors are thermally and mechanically optimized and achieve specific detectivities of some 108 to 2.0 x 109 cm Hz1/2/ W. Because of their performance and their high linearity they are especially useful for pyrometry, NDIR gas analysis, IR spectroscopy and IR imaging as well as for gas flow, true rms transfer and microcalorimetry. In the recent years we developed a whole family of thermoelectric radiation sensors and arrays up to 256 pixels.

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Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V. Jena Quantendetektion
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Letzte Änderung: 17.04.2019 - Ansprechpartner: Webmaster