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Hochempfindliche pyroelektrische lineare Arrays PYROSENS

Mar 10, 2023

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Pyroelektrische lineare Arrays der Typenreihe PYROSENS von DIAS Infrared werden seit vielen Jahren erfolgreich in der Spektroskopie und in Geräten der Temperatur- und Strahlungsmesstechnik eingesetzt. Das verwendete pyroelektrische Material Lithiumtantalat ermöglicht sehr hohe Signal/Rausch-Verhältnisse sowie eine ausgezeichnete Temperatur- und Langzeitstabilität der Sensoreigenschaften.

Die linearen Arrays besitzen 128, 256 oder 510 Pixel mit Elementmittenabständen (pitch) von 100 µm, 50 µm bzw. 25 µm. Die Länge der Pixel kann in Abhängigkeit von der Anwendung gewählt werden. In Spektroskopie-Geräten kommt häufig eine Pixellänge von 500 µm zum Einsatz, während beispielsweise in den DIAS-Linienkameras PYROLINE zur berührungslosen Temperaturmessung Elemente mit einer Länge von 100 µm verwendet werden. Der pyroelektrische Chip mit den Sensorelementen befindet sich zusammen mit einem CMOS-Ausleseschaltkreis in einem Metallhermetikgehäuse.

Für hohe Signal/Rausch-Verhältnisse muss die Dicke des pyroelektrischen Chips sehr gering sein. Durch den Einsatz von Ionenstrahl-Ätztechnologien können bis unter 5 µm dünne Elemente hergestellt werden. Optional ist eine zusätzliche Metallabsorberschicht auf den strahlungsempfindlichen Elementen möglich, die eine hohe und spektral gleichmäßige Strahlungsabsorption bei Wellenlängen zwischen 2 µm und 14 µm garantiert. Ebenfalls optional können zwischen den einzelnen Pixeln sogenannte thermische Isolationsgräben vorhanden sein, die ein Übersprechen von Signalen zwischen den Elementen minimieren. Das gewährleistet eine hohe räumliche Auflösung bei Temperatur- und Strahlungsmessungen bzw. eine hohe spektrale Auflösung bei Spektrometeranwendungen.

Neben vielen Standardtypen von pyroelektrischen linearen Arrays bietet DIAS Infrared auch kunden- und applikationsspezifische Sonderlösungen, unter anderem mit angepasster Elementgeometrie und speziellen Schmalband-, Breitband- oder Verlaufsfiltern als Strahlungseintrittsfenster. Ein Beispiel sind besonders lange 256-elementige Zeilensensoren mit 100 μm pitch, ionenstrahlgeätztem dünnen Chip und zusätzlichem Metallabsorber für Anwendungen in Kompaktspektrometern. Im Metallhermetikgehäuse befinden sich der pyroelektrische Chip, zwei Ausleseschaltkreise und ein Temperaturfühler. Diese neu entwickelten Arrays sind auch mit thermischen Isolationsgräben verfügbar, so dass besonders gute Signal-Rausch-Verhältnisse möglich sind.

Die linearen Arrays der PYROSENS-Produktreihe werden zusammen mit weiteren Infrarot-Ein- und Mehrelementsensoren sowie Pyrometern PYROSPOT und Wärmebildkameras PYROVIEW/PYROLINE ab 9. Mai 2023 auf der Sensor+Test (Messe Nürnberg, Stand 1-244, Halle 1) vorgestellt.

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