基于石英微共振器的非致冷红外成像列阵(下)

石英是9μm、12μm、20μm及26μm附近红外辐射的一种良好的吸收体^([25])。Palik曾经用折射指数对8μm-14μm波长范围作过理论计算^([26])。结果表明,2.5μm厚的石英在9.5μm和12.5μm附近具有约50％的吸收峰。一块2.5μm厚的石英平板在8μm-14μm红外波段吸收的平均能量约为17％。在共振器上淀积红外吸收涂层,可以增加总的红外吸收。

基于石英微共振器的非致冷红外成像列阵

石英晶体共振器的共振频率对温度是敏感的。过去,用单个微型石英共振器制作的温度计,由于利用这种灵敏度,已能准确探测μK级的温度变化。现在,利用半导体微制备技术,已经有可能用单片石英晶片制备出大量微共振器。业已证明,将这种微共振器的小热质量和高隔热能力、用一定数量的石英切片制作的共振器的陡频和温度特性以及石英晶体振荡器的低噪声特性相结合,可以生产出高性能的红外敏感器和敏感器列阵。在微共振器敏感器中,因红外能量的吸收而产生的温度变化会导致频率变化。这种频率变化可以相当于该共振器的小于1个μK的温度变化的分辨率测得。计算结果表明,200MHz-1GHz范围的微共振器列阵,可以为制作噪声等效温差NETD<0.01K的非致冷型红外成像系统提供基础。本文讨论了制作这种微共振器列阵所需克服的设计和制备问题。