Thermo-elektrisch gekoelde HgCdTe-detectoren (MCT)
- Technologie
- Infrarode fotodetectoren
- Partner
- Infrared Associates
Thermo-elektrisch gekoelde HgCdTe (MCT)-detectoren zijn zeer gevoelige infraroodsensoren voor het midden-infraroodspectrum. Elke detector bevat een miniatuur Peltierkoeler met meerdere trappen, waarmee cryogene bedrijfstemperaturen worden benaderd zonder externe cryogenen. Dankzij dit zelfkoelende ontwerp zijn de detectoren eenvoudig te gebruiken en inzetbaar in uiteenlopende omgevingen – van laboratoriuminstrumenten tot veldsystemen – zonder bijvullen van koelmiddel of complexe koelinfrastructuur. Engineers gebruiken deze MCT-detectoren in toepassingen zoals thermische beeldvorming, detectie van infraroodlasers, gasspectroscopie en industriële bewaking, waar snelle en nauwkeurige metingen in het midden-IR cruciaal zijn. De detectoren zijn verkrijgbaar in diverse configuraties, met twee-, drie- of viertraps TE-koelers en verschillende afmetingen van het actieve gebied, zodat ze aansluiten op uiteenlopende golflengtebereiken en gevoeligheidseisen. Elk apparaat is ondergebracht in een hermetisch afgesloten behuizing met ingebouwde thermistor voor temperatuurmonitoring, wat op lange termijn zorgt voor stabiele prestaties. Optionele optische verbeteringen verhogen de opvangstefficiëntie verder voor systemen met glasvezeloptiek of andere uitdagende optische opstellingen, waardoor de detectoren ook in specialistische toepassingen optimaal inzetbaar zijn.
Bereikfuncties
Een algemeen overzicht van wat dit bereik te bieden heeft
- Fotogeleidende MCT-sensor – Biedt een uitzonderlijke infraroodgevoeligheid over het golflengtebereik van 2 µm tot 9 µm voor het detecteren van zeer zwakke IR-signalen.
- Geïntegreerde thermo-elektrische koeler – Ingebouwde Peltierkoeling (2, 3 of 4 trappen) zorgt voor een lage bedrijfstemperatuur van de detector (tot circa –75 °C) zonder vloeibare stikstof, voor cryogeenvrije en onderhoudsvrije inzet.
- Meertraps koelopties – Twee-, drie- of viertraps TE-koeling maakt een uitgebreid golflengtebereik mogelijk (tot circa 9 µm) en verbetert de signaal-ruisverhouding, zodat gebruikers het juiste model kunnen kiezen voor hun spectrale bereik en gevoeligheidseisen.
- Snelle responstijd – De fotogeleidende MCT-technologie levert responstijden in de orde van microseconden (doorgaans < 2 µs), geschikt voor snelle metingen zoals detectie van gepulste lasers of snelle scansystemen.
- Optisch verbeterde varianten – Beschikbaar met ingebouwde reflecterende/refracterende optische elementen die meer invallende IR-energie op het detectorelement concentreren, waardoor de gevoeligheid effectief toeneemt in opstellingen met gecollimeerde of divergente bundels (ideaal voor glasvezelgekoppelde toepassingen).
- Hermetisch afgesloten behuizing – Robuuste metalen behuizingen in TO-stijl (bijv. TO-66 of TO-3) met soldeerdicht afgesloten vensters en inert gas als vulling beschermen detector en koeler, zorgen voor stabiele werking en voorkomen het binnendringen van vocht voor langdurige betrouwbaarheid.
- Geïntegreerde thermistor – Elke detector bevat een interne gekalibreerde thermistor voor nauwkeurige temperatuurmonitoring en terugkoppelregeling, zodat de optimale sensortemperatuur behouden blijft voor consistente prestaties.
- Ondersteuning met accessoires – Optionele accessoires zoals voorversterkers, koellichamen, voedingen en temperatuurregelaars zijn beschikbaar om integratie in meetsystemen te vereenvoudigen en de detector waar nodig aan te sturen of te stabiliseren.
Downloads
voor Thermo-elektrisch gekoelde HgCdTe-detectoren (MCT)
Wat zit er in dit assortiment?
Alle varianten in het assortiment en een vergelijking van wat ze bieden
| Model | Active Area (mm) | Spectral Range (approx.) | D* (2-stage TE) | D* (3-stage TE) | D* (4-stage TE) |
|---|---|---|---|---|---|
MCT-3.5-TE-0.25 | 0.25 × 0.25 | 2 – 3.5 µm |
| N/A | N/A |
MCT-3.5-TE-1.00 | 1.00 × 1.00 | 2 – 3.5 µm |
| N/A | N/A |
MCT-5-TE-0.10 | 0.10 × 0.10 | 2 – 5 µm |
|
|
|
MCT-5-TE-0.50 | 0.50 × 0.50 | 2 – 5 µm |
|
|
|
MCT-5-TE-1.00 | 1.00 × 1.00 | 2 – 5 µm |
|
|
|
MCT-5-TE-2.00 | 2.00 × 2.00 | 2 – 7 µm | N/A |
|
|
MCT-7-TE-0.25 | 0.25 × 0.25 | 2 – 7 µm | N/A |
|
|
MCT-7-TE-1.00 | 1.00 × 1.00 | 2 – 7 µm | N/A |
|
|
MCT-9-TE-0.25 | 0.25 × 0.25 | 2 – 9 µm | N/A |
|
|
MCT-9-TE-1.00 | 1.00 × 1.00 | 2 – 9 µm | N/A |
|
|
Opmerkingen:
- D*-waarden (detectiviteit) worden voor elk model opgegeven bij de piekgolflengte. “N/A” geeft aan dat een bepaald model of formaat niet beschikbaar is met die koeltrap.
- Tweetrapskoelers ondersteunen modellen met kortere golflengten (lagere cutoff), terwijl drie- en viertraps TE-koelers worden gebruikt voor detectoren met een uitgebreid golflengtebereik (boven een cutoff van circa 5 µm). De bedrijfstemperatuur van de sensor bedraagt respectievelijk ongeveer –40 °C voor 2-traps-, –65 °C voor 3-traps- en –75 °C voor 4-trapskoelers.
- Standaarddetectoren (met cutoff tot circa 5 µm) gebruiken doorgaans saffiervensters, terwijl modellen met uitgebreid bereik (>5 µm) worden geleverd met anti-reflectie gecoate zinkselenide (ZnSe)-vensters voor hoge transmissie bij langere golflengten.
Veelgestelde vragen
voor Thermo-elektrisch gekoelde HgCdTe-detectoren (MCT)
Thermo-elektrische (Peltier)koelers maken deze detectoren veel eenvoudiger in gebruik doordat cryogene vloeistoffen niet nodig zijn. Detectoren die met vloeibare stikstof worden gekoeld kunnen weliswaar zeer lage temperaturen bereiken, maar een ingebouwde TE-koeler levert al voldoende koeling door het apparaat simpelweg van voeding te voorzien (tot ongeveer –65 °C tot –75 °C voor 3- of 4-traps uitvoeringen). Daardoor zijn regelmatig bijvullen en een complexe koelopstelling niet nodig. Het resultaat is een compacter en draagbaarder systeem dat continu kan werken, zij het met een iets hogere sensortemperatuur dan bij LN₂-koeling. Voor de meeste midden-IR-toepassingen zijn de prestaties van meertraps TE-koeling uitstekend, met hoge gevoeligheid en stabiliteit zonder de logistieke uitdagingen van cryogene koeling.
Het aantal thermo-elektrische trappen bepaalt hoe koud de detector kan worden en daarmee welke infraroodgolflengten hij effectief kan detecteren. Een 2-trapskoeler kan de MCT-sensor doorgaans koelen tot ongeveer –40 °C, voldoende om golflengten tot circa 5 µm met hoge gevoeligheid te detecteren. Extra trappen (3 of 4) maken lagere temperaturen mogelijk (respectievelijk ongeveer –65 °C en –75 °C), wat de thermische ruis van de detector vermindert en betrouwbare detectie van langere IR-golflengten mogelijk maakt (uitgebreid tot circa 7 µm of 9 µm, afhankelijk van het model). In de praktijk gebruikt u een 2-trapsdetector voor het bereik van 2–5 µm en kiest u 3 of 4 trappen als uw toepassing detectie in het midden- tot langegolf-IR boven 5 µm vereist of de laagst mogelijke ruisvloer vraagt. Houd er rekening mee dat meer trappen meer vermogen en warmteafvoer kunnen vereisen, dus het systeemontwerp moet daarop zijn afgestemd.
Een optisch verbeterde MCT-detector bevat interne optische elementen, zoals kleine reflectoren of lenzen in de behuizing, die meer invallend infraroodlicht op de actieve sensor concentreren. Daardoor neemt de hoeveelheid IR-straling die de detector opvangt effectief toe, wat de responsiviteit en detectiviteit verbetert, vooral wanneer het licht niet perfect is gefocusseerd. Een optisch verbeterde uitvoering is het overwegen waard als uw systeem werkt met divergente of gecollimeerde bundels, of wanneer u infraroodlicht via een optische vezel koppelt. Bijvoorbeeld bij glasvezelspectroscopie of remote sensing-opstellingen, waar anders een deel van het licht het kleine detectorelement zou missen, richten de ingebouwde optische elementen dat licht opnieuw op de sensor, waardoor het totale signaal verbetert. Kortom, optisch verbeterde detectoren bieden een hogere effectieve gevoeligheid in situaties waarin het maximaliseren van de opvang van invallende IR-straling een uitdaging is.
Ja. Dit zijn fotogeleidende HgCdTe-sensoren die hun elektrische weerstand veranderen als reactie op geabsorbeerd infrarood licht. Ze moeten doorgaans worden voorgespannen met een constante spannings- of stroombron en worden uitgelezen met een transimpedantieversterker of vergelijkbare elektronica die kleine veranderingen in stroom of spanning kan detecteren. In de praktijk gebruikt u een voorversterker met lage ruis om het uitgangssignaal van de detector te versterken, omdat de ruwe weerstandsverandering zeer klein kan zijn. Veel gebruikers kiezen voor de beschikbare voorversterkermodules die op deze detectoren zijn afgestemd, wat de integratie vereenvoudigt.
Daarnaast kan, als u van plan bent de temperatuur van de detector actief te regelen (bijvoorbeeld om deze op een constante ingestelde waarde te houden), een temperatuurregelaar worden gebruikt in combinatie met de ingebouwde thermistor en TE-koeler. Deze elektronische ondersteuning zorgt ervoor dat u onder uw bedrijfsomstandigheden een stabiel en sterk signaal van de MCT-detector krijgt.
De thermo-elektrische MCT-detectoren zijn verkrijgbaar in standaard hermetisch afgesloten metalen TO-behuizingen. De meest voorkomende behuizingsformaten zijn TO-66 en TO-3, gekozen omdat ze ruimte bieden aan meertrapskoelers en op een koellichaam kunnen worden gemonteerd. De TO-66 is een compacte, op een tapeind gemonteerde behuizing die geschikt is voor veel 2-trapsuitvoeringen en sommige 3-trapsuitvoeringen, terwijl de grotere TO-3-behuizing vaak wordt gebruikt voor 4-trapskoelers of wanneer een groter warmteafvoeroppervlak nodig is. Elke behuizing heeft een ingebouwd IR-transparant venster. Voor detectoren die zijn geoptimaliseerd tot ~5 µm is het venster doorgaans van saffier (Al₂O₃), dat robuust is en transparant in het midden-infrarood. Voor detectoren met een uitgebreid bereik (boven 5 µm) wordt een venster van zinkselenide (ZnSe) met anti-reflectie coating gebruikt, omdat ZnSe goed doorlaat in het langegolf-infrarood. De keuze van het venstermateriaal zorgt ervoor dat het beoogde golflengtebereik van de detector met minimaal verlies wordt doorgelaten.
Houd er bij het ontwerpen van uw systeem rekening mee dat het behuizingstype bepaalt hoe u de detector monteert en de warmte afvoert (waarschijnlijk bevestigt u de TO-behuizing op een koellichaam om de restwarmte van de TE-koeler af te voeren). Het venstermateriaal is al geoptimaliseerd voor de spectrale band van de detector, dus doorgaans hoeft u geen extra extern venster toe te voegen. Wel is het belangrijk het venster schoon te houden en, indien nodig, een extra optisch filter toe te voegen als u de spectrale band verder wilt beperken.
