Detectores de Infravermelho e Ultravioleta

Transcrição

1 Detectores de Infravermelho e Ultravioleta

2 Condições de detecção Lugares secos; Altitudes elevadas; Observar a partir de aeronaves, satélites, balões.

3 Infravermelho O espectro do infravermelho (IR) pode ser dividido em 3 regiões: NIR: 0,7 5 μ m ; MIR: 5 30 μ m ; μ m FIR:

4 Detectores de IR Refrigeração de detectores: NIR: N2 líquido (77K); MIR: hélio líquido (4K); FIR: abaixo de 0,1K.

5 Detectores de IR Existem 2 tipos de detectores: Células fotocondutivas NIR, MIR e FIR; Bolométricos FIR.

6 Células fotocondutivas Caraterísticas: Condutividade varia de acordo com a iluminação; Cut-off point.

7 Células fotocondutivas - Materiais Semicondutor não dopado: Banda proibida grande; Restrito ao NIR. Semicondutor dopado: Banda proibida menor; Abrange mais regiões do espectro.

8 Células fotocondutivas - Doping Realizado através da fusão de materiais; Ge(Ga): Usado para detecções acima de 50 μ m; Concentrações uniformes: 70 32G e 71 G e n 0 + 1β 71 32G e 71 31G a Pressão ou tensão podem variar o alcance do detector de ~ μ m para ~ μ m.

9 Células fotocondutivas - BIB Blocked impurity band detectors: Feitos de Ge(Ga) com Si(As) ou Si(Sb); Constituem uma camada de semicondutor altamente dopado com semicondutor não dopado; Mais sensíveis em torno de 140 μ m.

10 Células fotocondutivas QWIP Quantum well infrared photodetectors: Não é necessário excitar o elétron até a camada de condução; Sensível a comprimentos entre 1 12 ; Constituídos de camadas muito finas. μ m

11 Células fotocondutivas - Arrays NIR 2048 x 2048 pixels MIR 1024 x1024 pixels (256 x 256 para comprimentos de onda maiores) FIR 32 x 32 pixels

12 Células fotocondutivas - Arrays Desvantagens: Precisa ser lido pixel por pixel; A conexão de circuitos é dificultada. Vantagens: Os dados podem ser lidos várias vezes; Não há interferência entre pixels; Não precisa fazer medidas do background para o NIR.

13 Detectores bolométricos Características: Compostos de uma ponte de Wheatstone; Muda a resistividade de acordo com o aquecimento devido à radiação; São usadas duas tiras do mesmo material.

14 Detectores bolométricos Há dois tipos de detectores bolométricos: Room temperature thermistor; Cooled semiconductor. Ambos consistem de misturas de manganês, níquel e óxidos de cobalto fundidos e cobertos com um absorvedor apropriado ao comprimento de onda a ser observado.

15 Detectores bolométricos Cooled semiconductor: Já foram usados para observar a maior parte do espectro do IR, mas foram substituídos pelas células fotocondutivas nas regiões do NIR e MIR; Ainda são usados para observações no FIR; O material mais usado para esse detector é o Ge(Ga), coberto de um absorvedor dielétrico.

16 Detectores bolométricos - SCUBA Características: Array de detectores; Usa uma rede de Si 3 N 4 metalizado como absorvedor no formato de uma teia de aranha, com um detector pequeno ligado ao centro; Os arrays podem ter 30 x 30 pixels.

17 Detectores bolométricos - SCUBA-2 Características: Mais recente; Usa o transition edge sensor, filmes finos de supercondutores. Os detectores do SCUBA 2 são 2 vezes mais sensíveis e produzem imagens 2000 vezes mais rápido.

18 Detectores de ultravioleta Fotomultiplicadores: Utilizar os fotoemissores adequados e localizar as janelas no comprimento de onda a ser analisado; Nos detectores, em geral são usados fluoreto de lítio e safira.

19 Detectores de ultravioleta CCDs: Tem sensibilidade intrínseca ao UVA ( nm) Necessário utilizar filtros para barrar o espectro visível. Solar blinds: detectores sensíveis somente ao UV.

20 Detectores de ultravioleta Podemos utilizar um detector sensível ao comprimento de onda do visível: Utiliza-se um material fluorescente ou fosforescente para converter o UV em comprimentos de onda maiores; Materiais mais usados: silicato de sódio e tetrafenil butadieno; É possível detectar comprimentos de onda menores que 60 nm; Para utilizar essa técnica em CCDs e detectores sensíveis ao IR, geralmente utiliza-se rubi como conversor.

21 Referências Kitchin, C. R. Detectors. In:. (Org. 4 ed.) Astrophysical Techniques. Londres: Institute of Physics Publishing, Eisberg, R. M. Resnick, R. Sólidos condutores e semicondutores. In:. (Org.) Física quântica. Editora Campus