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Lexikon der Optik: pyroelektrischer Empfänger

pyroelektrischer Empfänger, thermischer Empfänger, der ein elektrisches Signal liefert, das proportional zur zeitlichen Temperaturänderung des durch Strahlungsabsorption erwärmten pyroelektrischen Materials ist. Er besteht aus einer dünnen, senkrecht zur Polarisationsrichtung des Materials geschnittenen Scheibe, die entweder direkt als Absorber wirkt oder ihre Temperaturänderung durch eine einseitig aufgedampfte Absorberschicht erfährt. Die Temperaturänderung ΔT induziert in dem pyroelektrischen Material unterhalb des Curie-Punktes eine Änderung der Polarisation, die zu einer Oberflächenladung Q=FλΔT führt, die über die aufgedampften Elektroden abgeführt werden kann. Dabei bezeichnen F die Empfängerfläche und λ den pyroelektrischen Koeffizienten. Die Meßspannung Up und damit die Nachweisempfindlichkeit hängen wesentlich vom Arbeitswiderstand RA ab; es gilt Up=RAdQ/dt.

Die elektrische Zeitkonstante τ des beschalteten Empfängers (Abb.) wird durch das Produkt aus Arbeitswiderstand RA und Eigenkapazität CE des Empfängers bestimmt, τ=CERA. Eine hohe Zeitauflösung erfordert damit relativ kleine und dünne Empfängerscheiben mit kleiner Dielektrizitätskonstanten sowie kleine Arbeitswiderstände, was sich nur auf Kosten der Nachweisempfindlichkeit verwirklichen läßt. In speziellen Empfängern sind Zeitkonstanten bis hinab zu einigen ns realisiert worden.

Ist die Zeitkonstante des Empfängers kleiner als die Strahlungsdauer T

T), wird die elektrische Leistung gemessen, andernfalls (für τ

T) erhält man die Impulsenergie. Als Material für pyroelektrische Detektoren werden verschiedene ferroelektrische Stoffe (z.B. Bleizirkonattitanat-Keramik, Triglycinsulfat), Kristalle (z.B. Lithiumniobat) sowie Polymere (z.B. Polyvinylidenfluorid) eingesetzt.



Pyroelektrischer Empfänger: Ersatzschaltung für einen pyroelektrischen Detektor. Jp Meßstrom, CE Empfängerkapazität, RA Arbeitswiderstand, Up Meßspannung.

  • Die Autoren
Roland Barth, Jena
Dr. Artur Bärwolff, Berlin
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Dr. Peter Fichtner, Jena
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Dr. Hartmut Gunkel, Berlin
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Dr. Kuno Hoffmann, Berlin
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Dr. Hans-Jürgen Jüpner, Berlin
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Olaf Minet, Berlin
Dr. Robert Müller, Berlin
Prof. Dr. Gerhard Müller, Berlin
Günter Osten, Jena
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Prof. Dr. Wolfgang Radloff, Berlin
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Dr. Werner Reichel, Jena
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Dr. Rolf Röseler, Berlin
Günther Schmuhl, Rathenow
Dr. Günter Schulz, Berlin
Prof. Dr. Johannes Schwider, Erlangen
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Prof. Dr. Peter Süptitz, Berlin
Dr. Johannes Tilch, Berlin (Adlershof)
Dr. Joachim Tilgner, Berlin
Dr. Joachim Träger, Berlin (Waldesruh)
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Ernst Werner, Jena
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Wolfgang Wilhelmi, Berlin
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