红外探测器行业报告（41页）

行业报告下载 2022年05月17日 11:41 管理员

根据红外光谱可以将红外线分为近红外波段、中红外波段和远红外波段，对应的波长范围分别为 1μm-3μm、3μm-40μm、40μm-1000μm。在红外探测领域，一般按照红外线大气透射情况将红外线分为近红外波段、短波红外波段、中波红外波段和长波红外波段，对应的波长范围分别为 1.1μm-2.5μm、3μm-5μm、8μm-14μm。波长在这些波段以外的红外线大都被大气吸收或散射，很难被探测器识别，因此红外探测器的红外响应波段和红外线大气透射波段相吻合。用于探测物体红外辐射信号的电子元件被称为红外探测器。探测器的核心组成部分为探测器芯片，探测器芯片由 MEMS 传感器和 CMOS 读出电路构成。 MEMS 传感器用来接收物体的红外辐射并产生响应信号，CMOS 读出电路芯片接收 MEMS 传感器的响应信号，并将其处理为可被后端成像电路识别的电信号。MEMS 的材料不同，接收红外辐射后产生的响应信号也不同。常见的 MEMS 材料有两大类，一类是以氧化钒、非晶硅为代表的常温工作材料，另一类是以碲镉汞、锑化铟、二类超晶格为代表的低温工作材料。常温工作材料主要利用红外辐射的热效应进行工作，接收红外辐射后材料的电阻率会改变而产生电信号。

低温工作材料依据光电效应工作，材料接收红外辐射后产生光生载流子而产生电信号。制冷型红外探测器的 MEMS 传感器材料为低温工作材料，工作原理是依据红外辐射产生的光电效应。这类探测器的工作灵敏度很高，多用于军用高端装备领域和航天探测系统。由于探测器工作时需要低温环境（70K-200K），该类探测器通常配有小型低温制冷机，另外为了减少冷量损失，还设计有真空杜瓦结构，因此该类探测器的体积、重量相对较大。JT 制冷机作时需要携带高压气瓶，高压气瓶为制冷机提供高压气源，气体节流过程中温度下降，实现对探测器的冷却。相比其他制冷机，JT 制冷机最大的特点是不需要电力驱动，因此其结构简单、紧凑。另外其启动时间也远快于其他类型的制冷机，甚至可以在数秒内达到制冷温度，常被用于精确制导领域。美国的标枪反坦克导弹、俄罗斯的 R73 空空导弹、国产的 PL-9C 空空导弹均采用 JT 制冷机作为红外冷却设备。脉管制冷机一端封闭，另一端连接蓄冷器和冷端换热器。当高压气体进入脉管时，由于压缩而在脉管中形成温度梯度，封闭端温度最高，压缩热被冷却水带走。在高压气体被抽真空时，在脉管的出口端形成低温制冷区。脉管制冷机冷端无运动部件，可以到达极低的制冷温度，常被用于航天领域的探测器组件。国内 2018 年发射的高分五号卫星搭载的甚高光谱红外光谱仪采用的制冷机为脉管制冷机。

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