PbS-Detektoren
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Photoleitende PbS-Infrarotdetektoren sind ein-elementige Photondetektoren auf Bleisalzbasis für die Kurzwellen-Infraroterfassung bis etwa 3,3 µm. Sie bestehen aus polykristallinem Bleisulfid und ändern ihren elektrischen Widerstand als Reaktion auf einfallende Infrarotstrahlung. Ein wesentlicher Vorteil ist der zuverlässige Betrieb bei Raumtemperatur, der eine kostengünstige IR-Detektion ohne kryogene Kühlung ermöglicht. Für höhere Empfindlichkeit und geringeres Rauschen sind thermoelektrisch gekühlte Ausführungen mit 2 W und 3 W verfügbar. Das Sortiment umfasst verschiedene aktive Flächen von 1 × 1 mm bis 10 × 10 mm sowie Flatplate-, hermetisch gekapselte und linsenbestückte Gehäusevarianten. Typische Anwendungen sind Spektroskopie, Gas- und Feuchteanalyse, Flammendetektion und industrielle Prozessüberwachung. Mit schneller Ansprechzeit, hoher Leistungsfähigkeit bei Raumtemperatur und einer Detektivität von bis zu etwa 3 × 10^11 Jones in den gekühlten Varianten bieten PbS-Detektoren eine kompakte und vielseitige Lösung für die SWIR-Erfassung.
PbS-Infrarotdetektoren sind photoleitende IR-Sensoren für die Detektion im kurzwelligen Infrarotbereich von etwa 1 µm bis 3,3 µm. Sie bieten ein praxisgerechtes Gleichgewicht aus Empfindlichkeit, Geschwindigkeit und Kosten und sind damit eine starke Wahl für Geräte, die eine zuverlässige IR-Erfassung ohne kryogene Kühlung benötigen.
Dieses Produktspektrum umfasst ungekühlte Flatplate-Elemente, hermetisch gekapselte Detektoren, Varianten mit Linse sowie TE-gekühlte PbS-Sensoren für Anwendungen, die geringeres Rauschen und eine höhere Detektivität erfordern. Typische Einsatzgebiete sind Spektroskopie, Gas- und Feuchteanalyse, Flammenüberwachung und industrielle Prozesskontrolle.
Eigenschaften
- Breite spektrale Empfindlichkeit (≈1–3,3 µm): Deckt den SWIR-Bereich zur Erkennung relevanter Stoffe und thermischer Ereignisse in diesem Band ab.
- Hohe Empfindlichkeit bei Umgebungstemperatur: Ermöglicht vereinfachte und kostengünstigere Systemdesigns ohne zwingend erforderliche Kühlung.
- Optionale thermoelektrische Kühlung: Gekühlte 2-W- und 3-W-Versionen verringern das Rauschen und verbessern die Detektivität bei Messungen mit geringem Signalpegel.
- Schnelle photoleitende Ansprechzeit: Ungekühlte Detektoren erreichen Ansprechzeiten von bis zu etwa 100 µs.
- Stabiler Betrieb in warmen Umgebungen: Ausgelegt für Detektorelement-Temperaturen bis etwa +65 °C.
- Mehrere Optionen für die aktive Fläche: Größen von 1 × 1 mm bis 10 × 10 mm decken unterschiedliche Anforderungen an Empfindlichkeit und Sichtfeld ab.
- Flexible Gehäusevarianten: Erhältlich als Flatplate-Chips, hermetische Metallgehäuse und Versionen mit Linse.
- Optional integrierter Thermistor: Bei gekühlten Modellen zur Temperaturüberwachung und -regelung erhältlich.
Ungekühlte Optionen
- Flatplate-Rohdetektorelemente
- Hermetisch gekapselte Versionen
- Detektorvarianten mit Linse
- Hohe Leistung bei Raumtemperatur
TE-gekühlte Optionen
- Kühlerversionen mit 2 W und 3 W
- Geringeres Detektorrauschen
- Höhere Detektivität bis etwa 3 × 10^11 Jones
- Optionale Thermistor-Integration
Typische Anwendungen
- Spektroskopiegeräte
- Gas- und Feuchteanalysatoren
- Flammendetektion
- Industrielle Prozesskontrolle
- Tragbare und mobile IR-Instrumente
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für PbS-Detektoren
Verfügbare Modellvariationen
Alle verfügbaren Varianten und ein Vergleich ihrer Spezifikationen
| Detektorkategorie | Typische Kühlleistung bei/nahe maximaler Kühlung | Modellnummer | Elementgröße (mm) | Wellenlänge des Signalspeaks (μm) | D* (λpk, 630 Hz, 1 Hz) (cm Hz¹ᐟ² W⁻¹) | Blackbody D* (500 K, 630 Hz, 1 Hz) (cm Hz¹ᐟ² W⁻¹) | Minimale Responsivität (V/W) | Typische Responsivität (V/W) | Dunkelwiderstand (MΩ) | Zeitkonstante (μs) | Betriebstemperatur (°C) | ΔT bei maximaler Kühlung (°C) | Standard-Gehäuseoptionen |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Flatplate-Detektoren | Nicht zutreffend | A1 | 1 × 1 | 2,4 typ. | 8,0×10¹⁰ min.; 1,0×10¹¹ typ. | 1,0×10⁸ min.; 1,5×10⁹ typ. | 530000 | 800000 | 0,2–3,5 | 100–400 | 25 | k. A. | Flatplate |
Flatplate-Detektoren | Nicht zutreffend | A2 | 2 × 2 | 2,4 typ. | 8,0×10¹⁰ min.; 1,0×10¹¹ typ. | 1,0×10⁸ min.; 1,5×10⁹ typ. | 270000 | 400000 | 0,2–3,5 | 100–400 | 25 | Nicht zutreffend | Flatplate |
Flatplate-Detektoren | Nicht zutreffend | A3 | 3 × 3 | 2,4 typ. | 8,0×10¹⁰ min.; 1,0×10¹¹ typ. | 1,0×10⁸ min.; 1,5×10⁹ typ. | 170000 | 260000 | 0,2–3,5 | 100–400 | 25 | Nicht zutreffend | Flatplate |
Flatplate-Detektoren | Nicht zutreffend | A6 | 6 × 6 | 2,4 typ. | 7,0×10¹⁰ min. | 1,0×10⁸ min.; 1,5×10⁹ typ. | 90000 | 140000 | 0,2–3,5 | 100–400 | 25 | Nicht zutreffend | Flatplate |
Flatplate-Detektoren | Nicht zutreffend | A10 | 10 × 10 | 2,4 typ. | 6,0×10¹⁰ min. | 1,0×10⁸ min.; 1,5×10⁹ typ. | 50000 | 75000 | 0,2–3,5 | 100–400 | 25 | Nicht zutreffend | Flatplate |
Gekapselte Detektoren für Umgebungstemperatur | Nicht zutreffend | A1-5 | 1 × 1 | 2,4 typ. | 8,0×10¹⁰ min.; 1,0×10¹¹ typ. | 1,0×10⁸ min.; 1,5×10⁹ typ. | 530000 | 800000 | 0,2–3,5 | 100–400 | 25 | Nicht zutreffend | TO-5 |
Gekapselte Detektoren für Umgebungstemperatur | Nicht zutreffend | A2-5 | 2 × 2 | 2,4 typ. | 8,0 × 10¹⁰ min.; 1,0 × 10¹¹ typ. | 1,0 × 10⁸ min.; 1,5 × 10⁹ typ. | 270000 | 400000 | 0,2–3,5 | 100–400 | 25 | k. A. | TO-5 |
Gekapselte Detektoren für Umgebungstemperatur | Nicht zutreffend | A3-5 | 3 × 3 | 2,4 typ. | 8,0 × 10¹⁰ min.; 1,0 × 10¹¹ typ. | 1,0 × 10⁸ min.; 1,5 × 10⁹ typ. | 170000 | 260000 | 0,2–3,5 | 100–400 | 25 | k. A. | TO-5 |
Gekapselte Detektoren für Umgebungstemperatur | Nicht zutreffend | A6-8 | 6 × 6 | 2,4 typ. | 7,0 × 10¹⁰ min. | 1,0 × 10⁸ min.; 1,5 × 10⁹ typ. | 90000 | 140000 | 0,2–3,5 | 100–400 | 25 | k. A. | TO-8 |
Gekapselte Detektoren für Umgebungstemperatur | Nicht zutreffend | A10-3 | 10 × 10 | 2,4 typ. | 6,0 × 10¹⁰ min. | 1,0 × 10⁸ min.; 1,5 × 10⁹ typ. | 50000 | 75000 | 0,2–3,5 | 100–400 | 25 | k. A. | TO-3 |
Linsendetektoren für Umgebungstemperatur | Nicht zutreffend | A1-5(M)-L | 1 × 1 | 2,4 typ. | 2,5×10¹¹ min | Auf der Quellseite nicht angegeben | 2000000 | 2400000 | 0,2–3,5 | 100–400 | 23 | k. A. | 1/2-Kugellinse / TO-5-Header |
Umgebungs-Linsendetektoren | Nicht zutreffend | A1-5(M)-LF | 1 × 1 | 2,4 typ. | 6×10¹¹ min | Auf der Quellseite nicht angegeben | 6000000 | 7200000 | 0,2–3,5 | 100–400 | 23 | k. A. | Vollkugellinse / TO-5-Header |
TE-gekühlte 2-Watt-Detektoren | 0,9 Volt bei 1,2 Ampere | A1-7C3T | 1 × 1 | 2,5 typ. | 1,0×10¹¹ min; 1,5×10¹¹ typ. | 2,2×10⁹ min; 4,2×10⁹ typ. | 1300000 | 2000000 | 2,0–15,0 | 1250–2500 | -35 | 55 min; 60 typ. | TO-37 |
TE-gekühlte 2-Watt-Detektoren | 0,9 Volt bei 1,2 Ampere | A2-7C3T | 2 × 2 | 2,5 typ. | 1,0×10¹¹ min; 1,5×10¹¹ typ. | 2,2×10⁹ min; 4,2×10⁹ typ. | 660000 | 1000000 | 2,0–15,0 | 1250–2500 | -35 | 55 min; 60 typ. | TO-37 |
TE-gekühlte 2-Watt-Detektoren | 0,9 Volt bei 1,2 Ampere | A3-7C3T | 3 × 3 | 2,5 typ. | 1,0×10¹¹ min; 1,5×10¹¹ typ. | 2,2×10⁹ min; 4,2×10⁹ typ. | 430000 | 640000 | 2,0–15,0 | 1250–2500 | -35 | 55 min; 60 typ. | TO-37 |
3-Watt-TE-gekühlte Detektoren | 1,8 Volt bei 1,2 Ampere | A1-8C4T | 1 × 1 | 2,7 typ. | 2,0×10¹¹ min; 3,0×10¹¹ typ. | 2,9×10⁹ min; 5,2×10⁹ typ. | 1400000 | 2100000 | 2,0–20,0 | 1750–3500 | -50 | 70 min; 75 typ. | TO-8, TO-66 |
3-Watt-TE-gekühlte Detektoren | 1,8 Volt bei 1,2 Ampere | A2-8C4T | 2 × 2 | 2,7 typ. | 2,0×10¹¹ min; 3,0×10¹¹ typ. | 2,9×10⁹ min; 5,2×10⁹ typ. | 700000 | 1100000 | 2,0–20,0 | 1750–3500 | -50 | 70 min; 75 typ. | TO-8, TO-66 |
3-Watt-TE-gekühlte Detektoren | 1,8 Volt bei 1,2 Ampere | A3-8C4T | 3 × 3 | 2,7 typ. | 2,0×10¹¹ min; 3,0×10¹¹ typ. | 2,9×10⁹ min; 5,2×10⁹ typ. | 430000 | 650000 | 2,0–20,0 | 1750–3500 | -45 | 70 min; 75 typ. | TO-8, TO-66 |
3-Watt-TE-gekühlte Detektoren | 1,8 Volt bei 1,2 Ampere | A6-8C2T | 6 × 6 | 2,7 typ. | 1,0×10¹¹ min | 2,9×10⁹ min; 5,2×10⁹ typ. | 240000 | 360000 | 2,0–20,0 | 1750–3500 | -25 | 50 min; 55 typ. | TO-8, TO-66 |
Repräsentative Modelle für den Betrieb bei Umgebungstemperatur
- A1 / A1-5: 1 × 1 mm, Peak bei 2,4 µm, D* bis 1,0 × 10^11 typ.
- A2 / A2-5: 2 × 2 mm, Peak bei 2,4 µm, D* bis 1,0 × 10^11 typ.
- A3 / A3-5: 3 × 3 mm, Peak bei 2,4 µm, D* bis 1,0 × 10^11 typ.
- A6 / A6-8: 6 × 6 mm, D* ab 7,0 × 10^10 min
- A10 / A10-3: 10 × 10 mm, D* ab 6,0 × 10^10 min
Beispielhafte gekühlte Modelle
- 2 W TE-gekühlt: Detektortemperaturen bis etwa –35 °C und ΔT bis etwa 60 K
- 3 W TE-gekühlt: Detektortemperaturen bis etwa –50 °C und ΔT bis etwa 75 K
- Linsenvarianten: Vollkugel- und Halbkugellinsen-Optionen für eine verbesserte Signalerfassung
- Thermistor-Option: Für Überwachung und Regelung bei gekühlten Baugruppen verfügbar
FAQs
für PbS-Detektoren
Photoleitende PbS-Detektoren sind empfindlich für Infrarotwellenlängen von etwa 1 µm bis 3,2–3,3 µm. Damit liegen sie im Bereich des kurzwelligen Infrarots (SWIR). Ihre maximale Empfindlichkeit liegt typischerweise bei etwa 2,2–2,4 µm.
Ein TE-gekühlter PbS-Detektor arbeitet bei einer niedrigeren Betriebstemperatur. Das reduziert das Rauschen und verbessert die Empfindlichkeit. Im Vergleich zum Betrieb bei Umgebungstemperatur kann die Detektivität bei gekühlten Versionen von etwa 1 × 10^11 auf rund 3 × 10^11 Jones steigen. Damit eignen sie sich besonders gut für Messungen mit schwachen Signalen oder über größere Distanzen.
Ungekühlte PbS-Detektoren sind schnell und weisen typischerweise elektrische Zeitkonstanten von etwa 100–300 µs auf. TE-gekühlte Versionen sind langsamer und liegen typischerweise im Bereich von 1–3 ms, eignen sich aber dennoch für viele Aufgaben in der Spektroskopie, Gasüberwachung und schnellen Ereigniserkennung.
Nein. Einer der wichtigsten Vorteile von PbS-Infrarotdetektoren ist, dass sie auch bei Raumtemperatur effektiv arbeiten können. Eine Kühlung ist optional und wird vor allem dann eingesetzt, wenn die Anwendung geringeres Rauschen oder eine höhere Detektivität erfordert.
Ja. PbS-Detektoren sind für einen stabilen Betrieb bis etwa +65 °C am Detektorelement ausgelegt. Dadurch eignen sie sich für warme industrielle Umgebungen, sofern die spezifizierten Temperaturgrenzen eingehalten werden.
Typische Anwendungen sind IR-Spektroskopie, Spektralphotometer, Gasanalysatoren, Feuchteanalysatoren, Flammendetektoren, Prozessüberwachungssysteme sowie andere industrielle oder wissenschaftliche Geräte, die kompakte SWIR-Photodetektoren benötigen.
PbS-Detektoren erfassen kürzere Infrarotwellenlängen, typischerweise etwa 1–3 µm, und werden häufig bei Raumtemperatur eingesetzt. PbSe-Detektoren reichen weiter in den mittleren Infrarotbereich hinein, oft bis etwa 4–5,5 µm, und eignen sich dadurch besser für Gaserfassungsanwendungen bei längeren Wellenlängen, etwa für die CO₂-Detektion.
Ein PbS-Detektor verhält sich wie ein variabler Widerstand, dessen Widerstand sich in Abhängigkeit von einfallender IR-Strahlung ändert. Er wird typischerweise mit einer Gleichspannung vorgespannt, in Reihe mit einem Lastwiderstand betrieben und über einen Spannungsverstärker oder Transimpedanzverstärker ausgelesen. Gekühlte Versionen können zusätzlich einen Thermistor zur Temperaturüberwachung oder -stabilisierung enthalten.
