Detektor Larik Inframerah

Detektor larik inframerah adalah larik semikonduktor yang didinginkan secara kriogenik yang mengindeks radiasi panas, memperluas deteksi elektronik melampaui batas silikon ke inframerah dekat dan menengah.

Definition

Detektor larik inframerah adalah larik dua dimensi fotodioda atau fotokonduktor peka inframerah yang dihybridisasi ke sirkuit pembacaan silikon dan didinginkan hingga suhu kriogenik, digunakan untuk mengindeks panjang gelombang di luar batas sekitar satu mikron CCD silikon.

Scope

Topik ini mencakup bahan detektor seperti merkuri kadmium telurida dan indium antimonida serta silikon terdoping untuk panjang gelombang yang lebih panjang, arsitektur hibrida yang terikat pada multiplekser pembacaan silikon, pengambilan sampel non-destruktif dan naik-landai, arus gelap dan kebutuhan akan pendinginan dalam, serta perilaku piksel-buruk dan persistensi yang menjadi ciri khas larik inframerah.

Core questions

• Mengapa CCD silikon tidak dapat mendeteksi sebagian besar cahaya inframerah?
• Bahan dan arsitektur apa yang digunakan untuk larik inframerah?
• Mengapa larik inframerah harus didinginkan secara mendalam?
• Bagaimana skema pembacaan mengurangi derau pada detektor inframerah?

Key theories

Celah pita dan pemilihan material

Detektor merespons foton yang cukup energik untuk menjembatani celah pitanya, sehingga panjang gelombang inframerah yang lebih panjang memerlukan material celah sempit seperti merkuri kadmium telurida atau silikon terdoping.

Arsitektur detektor hibrida

Lapisan peka inframerah diikat piksel demi piksel ke multiplekser silikon terpisah, memungkinkan material fotodetektor dan elektronik pembacaan dioptimalkan secara independen.

Pembacaan non-destruktif dan pengambilan sampel naik landai

Karena piksel inframerah dapat dibaca tanpa menghapus muatannya, pengambilan sampel berulang selama paparan memungkinkan derau dikurangi dan hantaman sinar kosmik diidentifikasi.

Clinical relevance

Larik inframerah memungkinkan pencitraan dan spektroskopi pembentukan bintang yang tertutup debu, bintang dingin dan katai coklat, eksoplanet, dan galaksi pergeseran merah tinggi; mereka adalah inti instrumen pada fasilitas seperti Teleskop Luar Angkasa James Webb.

History

Detektor inframerah tunggal digantikan oleh larik kecil pada tahun 1980-an seiring dengan matangnya teknologi hibrida, dan format berkembang pesat sepanjang tahun 1990-an dan 2000-an. Larik merkuri kadmium telurida dan indium antimonida kini mencapai jutaan piksel dan mendominasi instrumentasi inframerah berbasis darat dan luar angkasa.

Key figures

• Frank Low
• Craig McCreight

Seminal works

• rieke2003
• mclean2008

Frequently asked questions

Mengapa CCD normal tidak dapat digunakan untuk astronomi inframerah?

CCD silikon hanya mendeteksi foton yang cukup energik untuk melintasi celah pita silikon, yang sesuai dengan panjang gelombang yang lebih pendek dari sekitar 1,1 mikron. Foton inframerah yang lebih panjang melewati tanpa diserap, sehingga pekerjaan inframerah membutuhkan detektor yang terbuat dari material celah pita yang lebih sempit.

Mengapa larik inframerah didinginkan jauh lebih banyak daripada CCD optik?

Material inframerah celah pita sempit menghasilkan arus gelap yang besar pada suhu sedang karena energi termal yang kecil sekalipun dapat membebaskan pembawa muatan. Pendinginan hingga puluhan kelvin atau lebih rendah menekan arus gelap ini sehingga larik dapat mendeteksi sinyal inframerah astronomi yang samar.