[发明专利]电磁辐射检测器及用于制造这种检测器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及成像领域。具体而言，本发明涉及红外成像和辐射热高温 测量领域。

更具体而言，本发明涉及一种检测器，该检测器包括反射基片及至少 一个检测元件，其中所述至少一个检测元件包括对电磁辐射敏感并悬置于 基片以上的膜。

背景技术

测辐射热检测器属于包括具有悬置的膜的、矩阵排列的单一敏感元件 的一类检测器。这些单一元件中的每一个都包括膜，该膜吸收预定波长范 围中的电磁辐射并通过耐热结构而保持悬置于反射基片以上，所述耐热结 构允许通过辐射的效应对其加热并且允许其与基片的电连接。

在本发明的上下文中，基片表示直接位于膜下面的物理部件。通常， 基片包括称为“结构化”的基片，其中由覆盖所述结构化基片的钝化层以 及覆盖所述钝化层的反射层来制备电子读取电路。

在测辐射热检测器的情况下，所述膜包括测辐射热材料，该测辐射热 材料的电阻率随其温度而变化。通过在所述基片上制备的电子读取电路来 检测在温度变化的影响下测辐射热材料的电阻率的变化。

通常，所述膜和基片基本上以平面的形式来设计，并且设置成以预定 的距离彼此平行，以便在它们之间形成四分之一波间隙。该四分之一波间 隙通过所关注的波长范围内的谐振机制而具有优化检测器的响应的效果。

因此，在用于观测周围温度的热红外辐射(即波长在8至14微米之 间的辐射)的测辐射热检测器的情况下，所述膜与所述基片之间的距离被 调整为约2.5微米。随后，检测所述测辐射热检测器对辐射波长的响应， 如图1中的曲线A所示。

重要的是观察到，在具有悬置于反射基片以上的膜以便形成谐振腔的 这种类型的检测器中，响应还具有与较高干扰级对应的副峰。通常，在上 面提到的测辐射热检测器的情况下，会观察到窄的副峰，而该副峰在约 2.5微米处具有高的距横轴的高度，如上面提到的图1中的曲线A所示。

然而，在这种类型的检测器中，由于所述副峰(或多个副峰)窄且检 测器在峰之间的响应太微弱而难以正确使用这个事实，所检测的波长范围 是受限的。

用于增大这种类型的传感器的检测范围的第一种方法包括使用两种 类型的并列或叠加的检测结构，这些结构中的每一种都对给定的波长范围 敏感。制造这种类型的检测器是复杂的，特别是在叠加结构的情况下。而 且，由于每单位表面区域必须提供两倍数量的敏感元件，因此这种检测器 的分辨率必然会降低。

用于增大检测范围的第二种方法包括利用传感器的响应中存在的副 峰。然而，这种方法难以实现，特别是当考虑用户关注于例如某准确的波 长的情况下时(通常，在检测大气污染的情况下)，该波长可能位于灵敏 度峰的边上，在这种情况下在同一矩阵检测器中从一个敏感点到下一敏感 点以及在不同检测器之间(检测器制造商的问题)的灵敏度谱的轻微失真 会导致在这个波长上的宽幅的信号变化。

因此，当所关注的波长落在峰的一边上时，色散通常很高。因此从这 个角度看，所述检测器是不准确的。

因此，由于从一个检测器到另一个检测器的色散以及在某给定检测器 内的色散，在主峰下面的宽的波长范围上的检测不是可重现的。

此外，同样在用户关注于很窄的波长范围的情况下，检测器在主峰以 及副峰外面的响应通常是弱的。因此，难以在远离各峰的波长范围中使用 检测器，事实上这是不可能的。

而且，在许多情况中使用副峰包括获得双谱检测。实际上，考虑需要 在3到5微米之间有高的总敏感度、而在8至14微米之间保持敏感、从 而构成双谱检测的情况，现在的困难是：根据所观察的情形的谱特征，3 到5微米的范围中的检测器响应的谱的固有变化也会导致检测器在该范 围中的宽的色散。因此，存在这样的滤波器效应，其有利于该情形在峰上 发出的波长，而使该情形在峰间的波谷中发出的波长衰减。因此，检测器 的响应相对地不能代表该情形的温度特性。该响应还在各检测器之间及在 同一检测器的表面上色散。

在通过四分之一波间隙而获得谐振的测辐射热检测器的更特定的情 况下，根据第三种方法进行了尝试，以通过利用主谐振峰，在中红外区(即 波长在3至5微米之间的红外区域)中获得最佳检测。这个方法包括在每 一敏感元件的膜和基片之间形成专门用于这样的辐射的四分之一波间隙， 以便从检测器获得根据图1中的曲线B的响应。