25、中红外和远红外光谱检测：探测器的选择与应用

中红外和远红外光谱检测：探测器的选择与应用

1. 引言

红外探测器是一种将红外能量转换为其他可测量形式（通常是电信号）的传感器。早在1800年，赫歇尔在发现太阳光谱中红光以外存在大量能量时，使用的是玻璃液体温度计。1833年，热堆被发明，但直到20世纪30年代，军事领域意识到红外在战场上的优势后，红外探测器的发展才开始加速。如今，红外辐射检测技术的进步也广泛应用于民用领域。

本文旨在帮助那些希望为特定应用选择最合适的红外探测器，或在最佳操作条件下使用所选探测器的人。为实现这一目标，我们将介绍影响红外探测器性能的重要参数，并解释这些参数如何影响探测器的性能。

需要注意的是，部分红外探测器供应商可能会夸大产品性能，且他们通常只检测探测器的几个参数（如响应度和噪声等效功率），而忽略了其他在红外测量中可能至关重要的参数。这些参数在不同批次的产品中可能会有所差异，导致一些产品的性能超出规格范围。因此，建议购买多个探测器并进行评估，然后从中选择最佳的一个。

本文主要讨论波数低于7000 cm⁻¹（波长大于1.4 µm）的探测器，这些探测器大致可分为两类：覆盖近毫米波（远红外）区域（约3 - 700 cm⁻¹）的探测器和用于中红外区域（约400 - 7000 cm⁻¹）的探测器。此外，讨论将仅限于单元素探测器。

2. 决定红外探测器性能的参数

2.1 响应度

响应度定义了红外探测器将红外辐射转换为电信号的能力，它是电输出（以伏特或安培为单位）与入射红外功率（以瓦特为单位）的比值。然而，仅根据最高响应度值来选择红外探测器是不可取的，因为响应度并不能反映探测器测量小信号的能力。

2.2 信