DE1934764A1 - Vorrichtung mit einem pyroelektrischen Detektor - Google Patents

Description

WESTERN ELECTRIC COMPANY INCORPORATED A. M. Glass

Vorrichtung mit einem pyroelektrischen Detektor

Die Erfindung bezieht sich auf Detektoren für elektromagnetische Strahlung, die auf einem pyroelektrischen Prinzip beruhen.

Die Feststellung infraroter elektromagnetischer Strahlung, d. h. einer Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 7000 £, war immer etwas schwieriger als die Feststellung von Strahlung mit kürzerer Wellenlänge. Üblicherweise wurde hierzu die Energie in Wäremeenergie umgesetzt, die dann zu einer physikalischen Änderung in einem ausgewählten Material einfach infolge eines Temperaturanstieges führte. Ein Beispiel hierfür J.st die Golay-Zelle, die die Ausdehnung eines begrenzten Gasvolumens mißt, das für eine Absorption der Infrarotenergie ausgelegt ist.

Es leuchtet ein, daß die Verwendung solcher Aufheizeffekte zu Detektoren führt, die sowohl in ihrem Frequenzgang als auch in ihrer Empfindlichkeit begrenzt sind. Während Verbesserungen im Laufe der Zeit zu Vorrichtungen führten, die Energien bis zu 3 χ 10 ~⁷ mW Hz"¹'² herab feststellen können, erlaubt das typische Modulationsfrequenz-Ansprech-909866/1056

verhalten eine Anzeige, nur bei Frequenzen, die nicht größer sind als einige wenige kHz.

Der Mangel von Infrarotdetektoren wurde durch die Entwicklung des Lasers noch verstärkt. Die meisten Laser und alle im Dauerstrich betriebenen Laser arbeiten bei Frequenzen des infraroten oder nahezu infraroten Spektralbereichs. Beispielsweise arbeitet ein mit Neodym dotierter Yttrium-Aluminium-Granat, der derzeit der erfolgversprechendste Festkörperlaser ist, kennzeichnenderweise bei 10 640 £.

Naturgemäß findet die durch Laser-Schwingung erzeugte kohärente Strahlung beim Nachrichtentibertragungsfachmann Beachtung, da hiermit eine -weitere Ausdehnung der verfügbaren nutzbaren Trägerfrequenzen gegeben ist. Sp wurde viel Arbeit auf die Entwicklung der verschiedenen Schaltungselemente, wie Modulatoren, Oszillatoren usw. , die in solchen Übertragungssystemen erforderlich sind, verwendet. Der Vorteil der nunmehr verfügbaren höheren Trägerfrequenzen ist eine vergrößerte Bandbreite. Modulatoren und gewisse andere Schaltungselemente sind

etwa
bereits bei/einem Gigahertz betrieben worden, und es scheint deshalb einigermaßen aussichtsreich zu sein, daß Laser-Trägersysteme entwickelt werden·

Ein Hauptmangel in einem solchen Übertragungssystem ist der Detektor. Ein brauchbarer Detektor müßte in der Lage sein, bei der gleichen Größenordnung der

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Frequenz wie die anderen Schaltungselemente arbeiten zu können. Die einzigen Anordnungen, von welchen berichtet wurde, daß sie bei Frequenzen des infraroten Spektralbereichs arbeiten können, erfordern für ihren Betrieb sehr tiefe Temperaturen (Temperatur des flüssigen HeliuBs). Die beste dieser bekannten Vorrichtungen ist alt Kupfer dotiertes Germanium· Es besteht deshalb ein Bedürfnis für einen Infrarot-Detektor, der sich für Hochfrequenzbetrieb und für einen Betrieb bsi normaler Umgebungstemperatur eignet·

Einige Untersuchungen richteten sich auf eine Klasse von Detektoren, die bei flüssigem Stickstoff und höheren Temperaturen arbeiten und auf der pyroelektrischen Spannung infolge einer Polarisationsänderung beruhen, die das Ergebnis der durch die Absorption der Infrarotstrahlung entwickelten Wärme ist. Entsprechend der einschlägigen Literatur kann man sagen, daß die beste dieser Vorrichtungen Triglycensulfat verwendet, siehe Journal of Applied Physis, Band 6, Seite 120 (1967). Das Frequenzansprechvermögen der besten dieser Vorrichtungen ist jedoch nicht größer als 10 oder 100 kHz«

Ersichtlich ist das Ansprechverhalten eines pyroelektrischen Detektors durch die Polarisationsänderung mit

dP_
der Temperatur, trwr» bestimmt, und unter gewissen

Umständen auch durch die elektronische Leitfähigkeit.

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Die intuitive Annahme, daß solche Vorrichtungen nicht bei hohen Frequenzen wirksam arbeiten werden, wird durch die gemessenen Werte von τ««⁸- unterstützt· Bisher untersuchte Materialien gaben dem Fachmann keinen Anlaß dafür, daß sie sich bei Frequenzen oberhalb 100 kHz bei vernünftigen Energiewerten betreiben lassen.

Das brachliegende Feld pyroelektrischer Methoden rührt teilweise sehr wahrscheinlich von einer weiteren Beschränkung im Frequenzbetrieb her. In dem vorstehend erwähnten Artikel aus Journal of Applied Physics ist angemerkt, daß Hochfrequenzbetrieb durch eine piezoelektrische Schwingung ausgeschlossen war, die bei etwa 10 kHz einsetzte. Tatsächlich waren die Materialien mit den größten Werten von -^r- , zumindest bisher, ferroelektrisch und wurden unterhalb ihrer Curie-Punkte betrieben. Von allen diesen Materialien wurde daher erwartet, daß sie stark piezoelektrisch sind. Eine durch Strahlabsorption erzeugte lokale Erhitzung führte naturgemäß zu Volumschwingungen des Kristalls, die notwendigerweise eine begleitende piezoelektrische Schwingung erzeugen. Die niedrigste Grundschwingungsform wird deshalb die maximale Frequenz, bei welcher die Vorrichtung brauchbar ist. Diese Frequenz, die ihrerseits von der Kristallkonfiguration abhängig ist, wird, so ist jedenfalls zu erwarten, weit unterhalb eines Megahertz für auf Vorrichtungsdimensionen gemessene Kristallabschnitte liegen.

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Es wurde nun gefunden, daß das Prinzip der pyroelektrischen Anzeige von elektromagnetischer Strahlung in den Frequenzbereich weit oberhalb ein Megahertz ausgedehnt werden kann. Untersuchungen wurden in der beispielhaften Klasse der ferroelektrischen Materialien ^Ba _x ^Sr-j__x ^Nb2°6 ^ausg^eführfc» wobei χ zwischen 0,25 und 0,75 gelegen ist. Die Überlegenheit dieser Materialien wird grundsätzlich einem hohen Wert von ^r- zugeschrieben, sowie dem Fehlen einer Kristallresonanz infolge piezoelektrischer Schwingungen, die durch die periodische Gitterausdehnung auf die von der Strahlung erzeugten Temperaturänderung hin entstehen. Letzteres wird einer sehr hohen akustischen Dämpfung (zumindest 5 db pro Zentimeter bei 100 Megahertz) zugeschrieben, was praktisch jeglichen beobachtbaren piezoelektrischen Effekt ausschließt.

Im Folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben; e,s^igen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Detektors und

Fig. 2 eine Draufsicht, teilweise geschnitten, auf ein Mosaik von Detektoren, die beispielsweise für Bildreprodüttion und Strahlpositionierung brauchbar sind.

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Die Vorrichtung nach Fig. 1 weist einen pyroelektrischen Detektor 1 auf, dessen polare Achse durch den Pfeil 2 angedeutet ist. Der Kristall ist in einem Gehäuse 3 zum Empfang von Strahlung 4 in der dargestellten Lage montiert. Die Fläche des Kristalls 1 , auf welchen die Strahlung auffällt, ist geschwärzt, beispielsweise mit einer aufgedampften Goldschicht· Lichtundurchlässige Beschichtungen werden zweckmäßig angewandt, wenn die festzustellende Strahlung eine Wellenlänge von etwa 10 Mikrometer oder darunter hat. Bei größeren Wellenlängen sind Materialien, wie die Barium-Strontium-Niobat-Zusammensetzungen ausreichend absorbierend, so daß eine absorbierende Beschichtung nicht nötig ist. Elektrischer Kontakt ist zu den gegenüberliegenden flachen Oberflächen des Kristalls mit Hilfe Elektroden 6 und 7 hergestellt, wobei die Elektrode 6 mit,dem Gehäuse 3 geerdet ist und die Elektrode 7 zu einem zentralen Koaxialanschlußstück führt. Die Anordnung nach Fig. 1 wurde zum E₁JtIaIt einiger der hier berichteten Versuchsergebnisse benutzt.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 ist ein einfaches Mosaik, das beispielsweise bei der Feststellung und Zentrierung eines gepulsten oder anderweitig modulierten Infrarotstrahls brauchbar ist. Die Positionierung des kohärenten Laser-Ausgangs ist ein Problem, für das eine solche Vorrichtung verwendet werden kann. Das Mosaik ist aus vier pyroelektrischen kristallinen Abschnitten 10, 11, 12 und 13 aufgebaut. Die polaren 9Ö9886/1056

Achsen sind sämtlich parallel, wie dieses grafisch durch die Pfeile 14 bis 17 dargestellt ist. Die Polarität ist Jedoch innerhalb jedes der Paare 10-11 und 12-13 gegensinnig, wie dieses gleichfalls dargestellt ist. An den Kanten sind elektrische Anschlüsse über eine gemeinsame Elektrode 18 zusammen mit einzelnen Elektroden 19, 20, 21 und 22 vorgesehen. Während die Vorrichtung für einfache Intensitätsmessungen unter gegenseitiger Verbindung der Elektroden 19 bis 22 verwendet werden kann, kann sie auch zur Strahlpositionierung eingesetzt werden, wobei man die entgegengesetzten Polarisationen der Glieder eines oder beider der beiden Paare ausnutzt. Da die Richtung der momentan beispielsweise bei 19 und 20 entwickelten Spannung für eine gegebene Richtung der Temperaturänderung entgegengesetzt ist» werden sich diese Spannungen nur exakt ausgleichen, wenn die Temperaturänderung in den Elementen 10 und 11 identisch ist. Dieses wiederum tritt für eine Strahlposition auf, bei wlcher d«s Strahlauftreffgebiet gleich aufgeteilt ist. Das Positionieren kann deshalb durch eine Null-Anzeige bewerkstelligt werden. Gleichzeitiges Positionieren in der Y-Richtung kann bewerkstelligt werden durch Verbinden der Elektroden 19 und 21 und/oder 20 und 22 mit gegenüberliegenden Anschlüssen eines DifferenzialVerstärkers.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen beruhen auf der Änderung der spontanen Polarisation P mit der 909886/1056 ^S

Temperatur T. Um eine teilweise Auslöschung des entwickelten Signals zu vermeiden, ist daher ein Material mit einem einzigen ferroelektrischen Bezirk (im Folgenden kurz Bin-Bezirksmaterial genannt) wünschenswert. Glücklicherweise ist die Materialklasse, die als Grundlage für die Erfindung dient, ferroelektrisch, und Sättigung kann durch übliche ferroelektrisch^ Polung bewerkstelligt werden. Wie allgemein bekannt ist, ist hierzu lediglich das Anlegen eines elektrischen Feldes einer bestimmten GrBße erforderlich, die auf kleine Bruchteile durch Erhöhen der Temperatur des kristallinen Materials auf Werte, die sich dem ferroelektrischen Curie-Punkt nähern, erniedrigt werden kann. Ein übliches Verfahren ist, das Material auf oder oberhalb seines Curie-Punktes zu erhitzen und es in Gegenwart eines elektrischen Feldes der Abkühlung zu überlassen.

Der größte Wirkungsgrad für die entwickelte Spannung wird durch Verwendung gepolter Einkristalle erhalten. Wie jedoch erläutert werden wird, fordert die Optimalisierung des Vorrichtungeentwurfs eine abnehmende Dicke des pyroelektrischen Mediums.,Diese Erwägung diktiert schließlich, daß extrem dünne Körper vorzuziehen sind, die nur unter Verwendung von Unterstützungsanordnungen hergestellt werden. Solche Beschichtungen können durch Niederschlagen hergestellt werden; und während sie vernünftig auf Einkristallen oder amorphen Unterlagen epitaktisch

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gezüchtet werden können, sind polykristalline Schichten, die leichter ohne Rücksicht auf die Orientierung der Unterlage und die Gitterparameter der Unterlage hergestellt werden können, recht brauchbar, wenn Bie gepolt werden.

Die von einem Detektor gemäß der Erfindung entwickelte Spannung Ä7 hat den folgenden Wert:

Hierin bedeuten A das Gebiet der Elektrode senkrecht zur Polarisations-Achsrichtung. R den Lastwiderstand, an welchem das Signal entwickelt wird, und
~~j3 den pyroelektrischen Koeffizienten, wobei sämtliche Größen in kompatiblen Einheiten einzusetzen sind.

Gleichung 1 ist anwendbar, vorausgesetzt, daß die Modulationsfrequenz,ω(2TTf) kleiner ist als die RC-Zeitkonstante der kombinierten Kristall-Last-Schaltung und daß R kleiner ist als der Leckstromwiderstand R· des pyroelektrischen Materials. Der erwünschte Zusammensetzungsbereich im Barium-Strontium Niobat-System ist angegeben worden. Während die Grenzen für χ allgemein von Interesse sind, wurden sie weitgehend auf der Basis der gewünschten Betriebs-

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temperatur ausgewählt.. Diese Grenzen können überschritten werden, wobei die Forderung die ist, daß die Zusammensetzung ihre im wesentlichen tetragonale Wolfram-Bronze-Struktur beibehält, da es diese Kristallstruktur ist, die die großen pyroelektrischen Koeffizienten zeigt.

Innerhalb der Barium-Strontium-Niobat-Reihe führt ein Zunehmen der Bariumanteile zu erhöhter ferroelektrischer Curie-Temperatur-r Da der pyroelektrische Koeffizient zunimmt, wenn die Curie-Temperatur angenähert wird, mögen spezielle Betriebsbedingungen verschiedene Betriebstemperaturen innerhalb dieser Reihe für maximale Betriebsempfindlichkeit naheliegen. Versuche wurden an Barium-Strontium-Niobat-Materialien mit Curie-Temperaturen von 313 bis 378 ° K ausgeführt. Die pyroelektrischen Koeffizienten bei 300 ° K für diese Materialien ändern sich von 0,31 bis 0,06 Mikrocoulomb pro cm und K. Diese speziellen Proben hatten ihrerseits eine Zusammensetzung entsprechend der angegebenen Formel, wobei χ etwa von 0,25 bis 0,5 ging. Zu Vergleichsaecken sei erwähnt, daß das beste bisher bekannte pyroelektrische Material, Triglycensulfat, einen pyroelektrischen Koeffizienten von etwa 0,02 bei 300 ° K hat.

Bezüglich weiterer Entwurfs- und Konstruktionseinzelheiten sei auf das nachstehende Beispiel vemifcsen-r

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Beispiel:

Ein Detektor wurde aus Barium-Strontium-Niobat mit einem Wert für χ in der angegebenen Formel von etwa 0,33 und einem Curie-Punkt von etwa 333 ° K aufgebaut. Der pyroelektrische Koeffizient bei 300 ° K betrug 0,11 in den oben angegebenen Einheiten. Ein Abschnitt mit einer Flache von

ρ
0,05 cm und einer Dicke von 0,01 cm wurde aus einem gepolten Einkristall unter einer solchen Richtung abgeschnitten, daß die polare oder c-Achse senkrecht zur Ebene des Plättchens orientiert war. Auf den Plättchenflächen wurden Goldelektroden durch einen Elektroniederschleg erzeugt,und eine dünne Goldschwärzung wurde auf die Elektrode auf derjenigen Fläfae aufdedampft, welche der Strahlung auszusetzen war. Das Kristallplättchen wurde in eine Vorrichtung der in Fig. 1 dargestellten Art eingesetzt. Die geschwärzte Oberfläche wurde mit einer 10,6 Mikrometer-Strahlung eines Q-geschalteten CO₂ Lasers bestrahlt. Die Eingangsimpedanz des Signalverstärkers betrug 50 0hm und die RC-Zeitkonstante des Detektor-Stromkreises war weniger als 10 Sekunden. Der Impulszug des Q-geschalteten Lasers hatte eine Impulswiederholungsfrequenz von 10 Megahertz. Die Detektorkennlinie zeigte eine Anstiegszeit von weniger als 30 Nanosekunden und der Impulszug wurde aufgelöst. Der Betrieb erfolgte bei etwa 300 ° K, d. h.

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etwa bei Raumtemperatur.

Das diesem Beispiel zu Grunde liegende Experiment wurde nicht bezüglich des Ansprechverhaltens oder bezüglich des Signal/Rausch-Verhältnisses optimalisiert. Die optimalen Bedingungen sind nachstehend beschrieben. Das Ansprechvermögen eines pyroelektrischen Detektors, das an Hand der an einer Last entwickelten Spannung pro Watt einfallender Strahlleistung gemessen werden kann, ist direkt proportional zum wirksamen Gebiet des pyroelektrischen Elements und umgekehrt proportional zu den Funktionen der Verstärkereingangskapazität (einschließlich der Kapazität des pyroelektrischen Elementes)und zu der ■tennischen Kapazität und -ftermischen Leitfähigkeit des pyroelektrischen Elements. Für Barium-Strontium-Niobat mit χ gleich etwa 0,33 für ein Detektorgebiet von 1 cm und einer Dicke von 2 χ 10 ^ cm sowie bei vorgesehenen Flächenelektroden beträgt das Ansprechvermögen bei 1 Hertz etwa 50 Volt pro Watt. Mit Elektroden auf den Plättchenkanten beträgt das Ansprechvermögen etwa 25 000 Volt pro Watt. Mit dieser letzten Anordnung geht das Ansprechvermögen umgekehrt mit der Kristalldicke.

Das Ansprechvermögen de* pyroelektrischen Mediums nimmt mit zunehmender Modulationsfrequenz ab.

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Beispielhafte Werte für die feststellbare Minimalieistung für Grundbandbetrieb W (Bandbreite gleich

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modulierter Frequenz) und für die feststellbare Minimalenergie für 1 Hertz Bandbreite (W_m ) sind die folgenden:

Modulierte Frequenz in Hz W_M W

10⁶ 1.5 x 1D~⁴ 3.6 χ 10~⁷

10⁷ 4.5 x 10~³ 3.6 χ 1CT⁶

10⁸ 1.0 x 10~¹ 3.6 χ 10"⁵

10⁹ 4.5 3.6 χ 1O~⁴

Die vorstehend angegebenen Werte beruhen auf gemessenen Wechselstromleitfähigkeitswerte für die angegebenen Zusammensetzungen und für tatsächliche Verstärkerrauschwerte für Grundbandbetrieb in einem typischen Triodenverstärker. Die feststellbare Minimalleistung für einen idealen Aufbau bei 1 Hz und für eine pyroelektrische Elementdicke größer als 20 Mikrometer beträgt etwa 4 χ 10"^ Watt.pro Zentimeter pro Hz ' . Die fest- ν stellbare Minimallfeistung kann für dünnere pyroelektrische Elemente noch weiter reduziert werden, wie diese beispielsweise durch Niederschlagen auf eine:.- unterstützende Unterlage erzeugt werden können. Die vorstehend angegebenen Detektorresultate liegen im Ansrechverhalten um etwa zwei Größenordnungen besser als bei anderen pyroelektrischen Detektoren. Die auffälligste Beobachtung ist die offensichtliche Freiheit von piezoelektrischen Schwingungen, die den

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besten vorbekannten pyroelektrischen Detektor (Triglycenaulfat) begrenzt haben. Es wurde beobachtet, daß die Materialien innerhalb des Barium-Strontium-Niobat-Systems ausreichend akustische Dämpfung besitzen, um eine Feststellung piezoelektrischer Effekte mit üblichen Meßapparaten zu verhindern· Diese akustische Dämpfung stellt daher den vielleicht bedeutsamsten Unterschied zu früheren Vorrichtungen dar· Das Fehlen einer piezoelektrischen Resonanz erlaubt theoretisch einen Betrieb bis zur oberen Frequenz-

grenze von etwa 10 Hz, wo die Polarisationsfluktuationen von der gleichen Größenordnung wie die Polarisation selbst sind.

Der Umstand, daß der erfindungsgemäße Detektor auf der Temperaturänderungsgeschwindigkeit und nicht auf der Temperatur selbst beruht, läßt schnelle Änderungen zu, da das Ansprechverhalten nicht davon abhängt, daß das pyroelektrische Medium das -fermische Gleichgewicht, mit der Strahlung erreicht. Dieser Mechanismus bedingt jedoch eine Verzerrung des festgestellten Signals. Auch eine

dP maximale Vergrößerung von ^ß- durch einen Betrieb nahe der Curie-Temperatur führt, während die Empfindlichkeit zunimmt, notwendigerweise zu

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einem nicht-linearen Betrieb. Diese verschiedenen Erwägungen legen nahe, daß eine Anwendung des erfindungsgemäßen Detektors auf lineare Systeme Schaltungskomplikationen einführen wird. Während diese verschiedenen Ursachen der Nichtlinearität kompensiert werden kann, ist aller Wahrscheinlichkeit nach anzunehmen, daß die Anwendung in der Nachrichtenübertragung in Form von Pulscodemodulation erfolgt.

Um die Hinimalleistungswerte, die in der vorstehenden Tabelle angegeben sind, in sinnvolle Ausdrücke für einen PCM-Betrieb umzusetzen, sind gewisse Annahmen notwendig. In der Nachrichtenübertragungstechnik erwägt man*- 32 Abtastwerte, um eine adequate Video- oder andere Signaldefinition für viele Zwecke zu erhalten. Für digitalen Betrieb erfordert dieses fünf Impulse (2⁵ = 32). Da die Kennzeichnung eines Zyklus zwei Bit erfordert, ist die in der Tabelle angegebene Frequenzbandbreite 5x2 oder eine Größenordnung größer als die äquivalente lineare Bandbreite.

Die Erfindung ist an Hand einer begrenzten Anzahl Ausführungsformen erläutert worden. Die beschriebenen Materialien liegen allgemein innerhalb des Barium-Strontium-Niobat-Systems und deren Anwendung stellt in der Tat einen bevorzugten Aspekt der Erfindung dar.

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Jedoch ist die Beobachtung, daß pyroelektrische Detektoren mit Frequenzbandbreiten von mehr als 1 MHz arbeiten können, ein allgemeiner Unterschied zum Bekannten, und die Erfindung kann in solchen allgemeinen Ausdrücken beschrieben werden· Die zum Erhalt eines derartigen Frequenzganges erforderlichen Materialien sollten einen pyroelektrischen

Koeffizienten von zumindest etwa 0,01 Mikrocoulomb

2 pro cm pro Grad K und müssen, was zumindest ebenso wichtig ist, ausreichend akustische Dämpfung besitzen, um piezoelektrische Schwingungen auszuschließen· Es ist, selbstverständlich, eine Forderung, daß das Material ferroelektrisch ist, und es wird für viele Materialien beobachtet, daß die erforderlichen Nominalwerte der pyroelektrischen Koeffizienten nur bei einem Betrieb innerhalb etwa 50⁰K, vom Curie-Punkt au* gerechnet, erhalten werden.

Bezüglich des Detektorentwurfs und -betriebs sind zahlreiche Variationen möglich. Es wurde beobachtet, daß die erfindungsgemäßen Detektoren in ihrem Ansprechverhalten bei Zimmertemperatur einzigartig sind. Jedoch kann eine Auswahl von Materialien mit entsprechenden Curie-Temperaturen derart, daß ein Tieftemperaturbetrieb ermöglicht wird, zu noch weiter verbessertem Ansprechverhalten führen· Gewisse Zusammensetzungen des Kaliumtantalatniobat-Systems werden für einen solchen Betrieb als geeignet betrachtet·

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Die Vorrichtungen sind weitgehend an Hand von . Detektoren beschrieben worden. Ihre Anwendungsmöglichkeiten sind jedoch weit allgemeiner. Eine Strahllokalisierungseinrichtung ist in Verbindung mit Fig. 2 erläutert worden. Andere' Anwendungsfälle sind Schalter und Speichereinrichtungen allgemein. Speichervorrichtungen können zahlreiche Formen annehmen. Eine besonders vielversprechende Form verwendet hierzu das Curiepunkt-Einschreiben, d. h. das Schalten wird in beispielsweise durch einen Laserstrahl erhitzten Gebieten örtlich bewerkstelligt unter Verwendung elektrischer · Feldwerte, die zu klein sind, um ein Umschalten bei der Betriebstemperatur zu bewerkstelligen.

Das Auslesen zieht wiederum Vorteil von der Polarität der entwickelten Spannung auf eine kleine Temperaturänderung hin.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind bei Träger-

Wellenlängen im gesamten Infrarotbereich brauchbar betrieben worden. Die meisten der obigen Bemerkungen sind auf den Wellenlängenbereich von etwa 0,7 bis etwa 140 Mikrometer anwendbar. Oberhalb 140 Mikrometer ist der beispielsweise bei dem Tieftemperatur-Germanium-Kupfer-Detektor benutzte ffotoleitende Mechanismus nicht länger wirksam. Pyroelektrische Vorrichtungen der Erfindung arbeiten weit

über 140 Mikrometer Wellenlänge hinaus bis zum Millimeterwellenlängenbereich wirksam.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   ί 1Λ Vorrichtung mit einem pyroelektrischen Detektor, der einen Körper aus ferro elektrische« Material mit im wesentlichen einem einzigen Bezirk aufweist, wobei der Körper mit Elektroden zum Abtasten einer Spannung versehen ist, die sich auf eine Temperaturänderung infolge einfallender Infrarotstrahlung hin entwickelt, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper im wesentlichen aus einem Material mit hoher akustischer Dämpfung besteht, das einoipyroelektrischen Koeffizienten von zumindest 0,01 Mikrocoulomb pro cm pro Grad K besitzt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper eine akustische Dämpfung von zumindest 5 db pro Zentimeter bei einer Frequenz von 100 MHz besitzt.
3. 3, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Körper ein ferroelektrisches Material mit einem Curie-Punkt ist, der maximal um 50 ° C höhei als die Betriebstemperatur gelegen ist·
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper im wesentlichen aus der Zusammensetzung Sr₁^_xBa_xNb₂Og mit χ zwischen 0,25 und 0,75 besteht,

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5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die polare Richtung des Körpers im wesentlichen parallel zur beabsichtigten' Strahleinfallerichtung verläuft und daß die Elektroden so angeordnet sind, daß die in der übertragungsrichtung entwickelte Polarität gemessen wird.

   6· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ein Plättchen ist, dessen Dicken-Dimension in der Übertragungsrichtung liegt und bei dem die Elektroden an zwei gegenüberliegenden Kanten angeordnet sind.

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