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Lexikon der Optik: thermische Detektoren

thermische Detektoren, Strahlungsempfänger, bei denen die Energie der nachzuweisenden elektromagnetischen Strahlung im Empfängermaterial absorbiert und die daraus resultierende Temperaturerhöhung direkt oder indirekt in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Im Strahlungsthermoelement wird z.B. das Signal direkt als Thermo-EMK (Thermospannung) erzeugt, während im Bolometer die Erwärmung eines Metalles zu einer Widerstandsänderung führt, die dann elektrisch z.B. mit einer Wheatstoneschen Brücke registriert wird. Bei beiden genannten Empfängern ist das elektrische Signal proportional zur Temperaturänderung dT. Daneben gibt es t. D., bei denen das elektrische Signal proportional zum Temperaturgradienten dT/dx (z.B. Ettinghausen-Nernst-Detektor) oder zur zeitlichen Temperaturänderung dT/dt (z.B. pyroelektrischer Empfänger) ist.

T. D. lassen sich meist in einem breiten Wellenlängenbereich mit näherungsweise konstanter Empfindlichkeit einsetzen. Damit die einfallende Strahlung möglichst vollständig und wellenlängenunabhängig absorbiert wird, versieht man die Empfängerfläche häufig mit einer aufgerauhten, geschwärzten Schicht. Im Vergleich zu photoelektrischen Detektoren haben sie in der Regel eine geringere Empfindlichkeit und eine größere Zeitkonstante. Um möglichst schnelle Detektoren zu erhalten, müssen Empfänger mit geringer Wärmekapazität bei Berücksichtigung der zugehörigen Wärmeleitungsprobleme realisiert werden.

Für quantitative Messungen ist eine Kalibrierung der t. D. erforderlich. Sie erfolgt entweder mit Hilfe von Strahlungsnormalen (schwarze bzw. graue Strahler mit bekannter spektraler Strahldichte) oder aber nach einem elektrischen Substitutionsverfahren, bei dem die durch Bestrahlung verursachte Erwärmung eines Absorbers durch eine elektrische Heizleistung nachgebildet und als solche gemessen wird. T. D. dieser Art heißen elektrisch kalibrierte Radiometer. Sie haben den Vorzug, daß ihre Absolutempfindlichkeit unabhängig von Strahlungsnormalen bestimmt bzw. nachgeprüft werden kann.

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