마이크로 볼로미터 (IR 카메라)는 어떻게 작동합니까?

현재 IR 카메라를 처음 접하게 된 프로젝트를 진행 중이므로 작동 방식에 대해 매우 궁금합니다. 구체적으로, 다음을 알고 싶습니다

1. 열은 전기 신호 (전류 또는 전압)로 어떻게 변환됩니까?
2. IR 카메라 의 스펙트럼 대역폭 은 어떻게 잘 정의되어 있습니까?
3. 왜 IR 카메라가 컬러 비디오 카메라보다 훨씬 비쌉니까? (컬러 카메라에는 IR 억제 기가 있습니다.)
4. '일반적인'IR 카메라는 방사선 카메라와 어떻게 다릅니 까?
5. 최대 400 ° C의 온도를 감지 할 수있는 IR 카메라와 비교하여 최대 1000 ° C의 온도를 감지 할 수있는 IR 카메라의 차이점은 무엇입니까?

귀하의 질문에 많은 질문이 있으며 아마도 여러 개의 다른 질문으로 나누어 져야합니다. 나는 그것이 일어날 때까지 기다리기를 원하지 않으므로 대답을 알고있는 사람들을 다룰 것입니다.

1. 열은 전기 신호 (전류 또는 전압)로 어떻게 변환됩니까?

마이크로 볼로미터는 단지 특별한 경우이다 볼로미터 저항의 온도에 매우 민감한 재료를 포함한다. 전자기 (EM) 복사로 인한 가열로 인한 저항의 변화는 전압계에서 볼 수있는 것과 유사한 회로에서 읽습니다. 이 장치는 매우 적은 양의 전력에 민감하도록 설계 될 수 있으며 일반적으로 높은 동적 범위를 갖습니다. 내가 레이저 산업에서 사용한 것은 10 mW에서 100 W까지 10 ⁴ 의 다이나믹 레인지에 민감합니다 .

2. 카메라의 스펙트럼 대역폭은 어떻게 잘 정의되어 있습니까?

볼로미터는 매우 넓은 스펙트럼 대역폭을 갖는 것으로 알려져 있습니다. 이 장치는 실제로 EM 방사선에 의해 증착 된 열을 측정하기 때문에 탐지 물질 자체의 대역폭 (일반적으로 비정질 실리콘 또는 바나듐 산화물 )은 흡수하는 파장에 의해 정의됩니다. 따라서 마이크로 볼로미터 검출기의 대역폭은 다른 파장을 거부하거나 흡수하는 외부 광학 장치로 정의해야합니다. 내 생각 엔 감지기 표면 앞에서 흡수 IR 대역 통과 필터 를 사용하는 것 입니다.

3. 왜 IR 카메라가 컬러 비디오 카메라보다 훨씬 비쌉니까? (컬러 카메라에는 IR 억제 기가 있습니다.)

정확히 모르겠지만, 이러한 것들을 대량으로 제조 할 수있는 능력 은 지난 몇 년 동안 만 가능해 졌으며, 1980 년대 이래로 CCD (charge-coupled device) 검출기가 대량 생산되었습니다. CCD 검출기에 IR 필터가 내장되어 있지만 기본 재료는 ~ 1-2 μm까지만 민감하므로 마이크로 볼로미터처럼 깊은 IR에서는 작동하지 않습니다.

5. 최대 400 ° C의 온도를 감지 할 수있는 IR 카메라와 비교하여 최대 1000 ° C의 온도를 감지 할 수있는 IR 카메라의 차이점은 무엇입니까?

$$\lambda_{max}=\frac{b}{T}$$ $b$$b=2.8977721\cdot10^{3}\:\mathrm{m*K}$$T$$\lambda_{1000}=2.3\ \mu \text{m}$$\lambda_{400}=4.3\ \mu\text{m}$