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    红外探测器的发展历史


    1800年,F.W.赫歇耳在太阳光谱中发现了红外辐射的存在。当时,他使用的是水银温度计,即最原始的热敏型红外探测器。1830年,L.诺比利利用当时新发现的温差电效应(也称塞贝克效应),制成了一种以半金属铋和锑为温差电偶的热敏型探测器。称作温差电型红外探测器(也称真空温差电偶)。其后,又从单个温差电偶发展成多个电偶串联的温差电堆。1880年,S.P.兰利利用金属细丝的电阻随温度变化的特性制成另一种热敏型红外探测器,称为测辐射热计。1947年,M.J.E.高莱发明一种利用气体热膨胀制成的气动型红外探测器(又称高莱管)。在40年代,又用半导体材料制作温差电型红外探测器和测辐射热计,使这两种探测器的性能比原来使用半金属或金属时得到很大的改进。半导体的测辐射热计又称热敏电阻型红外探测器。
    60年代中期,出现了热释电型探测器。它也是一种热敏型探测器,但其工作原理与前三种热敏型红外探测器有根本的区别。最早的光电型红外探测器是利用光电子发射效应即外光电效应制成的。以 Cs-O-Ag为阴极材料的光电管(1943年出现)可以探测到 1.3微米。外光电效应的响应波长难以延伸,因此,它的发展主要是近红外成像器件,如变像管。
    利用半导体的内光电效应制成的红外探测器,对红外技术的发展起了重要的作用。内光电效应分光电导和光生伏特两种效应。利用这些效应制成的探测器分别称为光导型红外探测器和光伏型红外探测器。
    在半导体中引起电导改变或产生电动势是一个激活过程,需要有一定的能量墹E。因此,入射辐射的光子能量必须大于墹E。也就是光电型探测器有一个最长的响应波长,称为长波限λ。
    1917年,T.W.卡斯发明Tl2S光电型红外探测器,但长波限仅到1.1微米。30年代末期,德国人研究PbS光导型探测器,室温工作时长波限为3微米,液氮温度时可到5微米。第二次世界大战之后,相继研制成PbTe和PbSe光电型探测器,响应波长延伸到7微米。50年代起,由于半导体物理学的发展,光电型探测器所能探测的波长不断延伸。对于有重要技术用途的 1~13微米波段和限于实验室应用的13~1000微米波段,都有适当的光电型探测器可供使用。60年代起,又研究成Hg1-xCdxTe三元半导体红外探测器,配制不同组分x的材料,可以制得不同响应波长的红外探测器。
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