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IR-Gerätetechnik

Detektoren für die IR-Spektroskopie

Detektoren in der IR-Spektroskopie wandeln das optische Signal (Infrarot-Strahlung) in ein elektrisches Signal um. IR-Detektoren werden nach ihrem Wirkprinzip in zwei Gruppen eingeteilt:

Tab.1
verschiedene Arten von Detektoren für IR-Spektroskopie
thermische DetektorenFotodetektoren
Thermische Detektoren wandeln Wärmeenergie (infrarote Strahlung) in ein elektrisches oder mechanisches Signal um. Zu dieser Gruppe gehören:Die Arbeitsweise von Fotodetektoren beruht auf dem inneren oder äußeren fotoelektrischen Effekt (äußerer Fotoeffekt wird im UV- und VIS-Bereich angewendet). Beispiele für Fotodetektoren sind:
Thermopaare Bolometer pyroelektrische Detektoren pneumatische Detektoren MCT (Mercury-Cadmium-Tellurid) InSb (Indium-Antimonid) Si PbS

Bevor auf die einzelnen Detektoren eingegangen wird, soll zunächst auf verschiedene Kriterien, die einen Detektor charakterisieren, hingewiesen werden. Wichtige Forderungen an einen Detektor sind:

  • Empfindlichkeit (wie stark ändert sich das elektrische Signal in Abhängigkeit der Änderung des optischen Signals)
  • konstante Empfindlichkeit über einen möglichst großen spektralen Bereich
  • großes Signal-Rausch-Verhältnis
  • direkte Proportionalität zwischen elektrischem Signal und optischem Signal
  • kurze Ansprechzeit
  • Einsatzmöglichkeiten eines Detektors (zu erfassender Spektralbereich)
  • Zuverlässigkeit und Haltbarkeit

Um Detektoren untereinander vergleichen zu können, nutzt man die spezifische Detektivität D* als relativen Parameter:

D * [ cm Hz 1 2 W - 1 ] = ( aktive Detektoroberfläche ) 1 2 NEP

wobei die aktive Detektoroberfläche in cm2 und die Rausch-äquivalente Leistung (Noise Equivalent Power, NEP) in Hz - 1 2 W angegeben wird.

Die Rausch-äquivalente Leistung gibt an, welche Strahlungsleistung auf dem Detektor gerade noch nachgewiesen werden kann, d.h. ein Signal-Rausch-Verhältnis von 1 ergibt.

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