Материал: Пироэлектрические свойства кристаллов

Большую чувствительность при высокой поглощательной способности дают ППИ с зеркальной полусферой, в которых отраженное от приемника излучение вновь собирается на нем (рис. 3.2.1, г). Порог чувствительности ППИ с зеркальной полусферой составляет величину (1-3) · 10^-9 Вт/Гц^1/2 на низких частотах модуляции при использовании в качестве чувствительных элементов монокристаллов ТГС.

Полостные ППИ особенно перспективны как приемно-чувствительные элементы радиационных калориметров.

Рассмотрим более подробно работу пироэлектрического радиационного калориметра (ПРК) (рис. 3.2.2), получившего в настоящее время широкое распространение.

Рис. 3.2.2. Схема работы ППИ в режиме ПРК: принципиальная схема включения ПРК (а), временные зависимости импульса излучения (6), температуры (в) и напряжения сигнала на выходе ПРК (г).

При воздействии радиационного импульса прямоугольной формы длительностью τ_и и энергией Е₀=W₀ τ_и (рис. 3.2.2) температура облучаемой стороны чувствительного элемента в течение действия импульса возрастает и достигает максимума в момент его окончания (рис. 3.2.2, в, кривая 1). В каком-то сечении, параллельном облучаемой поверхности внутри чувствительного элемента, температурный максимум наступает с опозданием (рис. 3.2.2, в, кривая 2). Принципиально важным является то, что среднее значение температуры чувствительного элемента θ_ср, достигая определенного значения в конце действия импульса, сохраняет его вплоть до времени тепловой диффузии τ_д=d²/n для чувствительного элемента, закрепленного на массивном теплоотводе (либо до времени τ_т при другом виде теплообмена), если выполняется условие

 (116)

Физически это означает, что тепловые потери за период измерения t_изм будут очень малы и практически не будут происходить, а ППИ в этот период будет консервативной системой, θ_ср - постоянным. При этом выходной сигнал U будет пропорционален θ_ср и энергии импульса Ε (рис. 3.2.2, г).

Заключение

Интерес к пироэлектричеству и его приложениям, главным образом к пироэлектрическим приемникам излучения, достаточно велик.

Пироэлектрические приемники излучения считают одним из наиболее перспективных классов приемников излучения. Это связано с тем, что наряду с высокой чувствительностью они обладают быстродействием фотоприемников, являясь при этом тепловыми детекторами. Пироэлектрические приемники излучения обладают определенной степенью универсальности, заключающейся в том, что изменением нагрузочного сопротивления можно менять в широких пределах их чувствительность и инерционность. Пироэлектрические приемники излучения являются емкостными детекторами, что позволяет изготовлять их чувствительные элементы в виде фигур произвольной формы - конусов, клиньев, сфер и т.д. с размерами приемных площадок от 10^-4 до 10⁶ мм².

Кроме того, пироэлектрические приемники излучения в работе не требуют специальных источников питания и криогенных систем, достаточно технологичны, стабильны и надежны, способны выдерживать тепловые, механические и радиационные воздействия в трудных условиях эксплуатации.

Потенциальные возможности пироэлектрических приемников излучения очень широки.

Список литературы

[1] Кременчугский Л.С., Ройцина О.В. Пироэлектрические приемники излучения. - Киев. 1979, 382 с.

[2] Шаскольская М.П. Кристаллография. М., 1984, 376 с.

[3] Желудев И.С. Основы сегнетоэлектричества. М., 1973, 472 с.

[4] Сонин А.С., Струков Б.А. Введение в сегнетоэлектричество. М., 1970, 271 с.