بررسی پارامترهای آشکارساز مادون قرمز میکروبالومتر

طی سال های اخیر استفاده از آشکارسازهای مادون قرمز حرارتی به خاطر سهولت ساخت و حساسیت مناسب آن، مورد توجه خاصی قرار گرفته است. یکی از مناسب ترین این آشکارسازها میکروبالومترها هستند که کاربردهای روز افزونی در صنایع نظامی و غیر نظامی پیدا کرده اند. کیفیت کارکرد این آشکارسازها وابستگی شدیدی به پارامترهای ساختاری آن دارد به طوری که با شناخت و انتخاب بهینه این پارامترها می توان کارایی این آشکارسازها را تا حد قابل توجهی افزایش داد. در این طرح ضمن بررسی دقیق فیزیک این ساختارها، نحوه مدل بندی آن ها برای پیش بینی عملکرد آشکارساز میکروبالومتر مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش ضمن ارائه مدل های متفاوت برای ساختار های مختلف میکروبالومتر، رسانش حرارتی تابشی با استفاده از قانون استفان-بولتزمن و قانون تابش جسم سیاه پلانک نیز مد نظر قرار گرفته است. علاوه بر آن، با معرفی پارامتر فیدبک حرارتی و مدار معادل حرارتی در مدل بندی این ادوات، گامی موثر در افزایش دقت پیش بینی کارایی میکروبالومترها برداشته شده است. در نظر گرفتن وابستگی دمایی پارامترهای ظرفیت حرارتی، ضریب دمایی مقاومت و رسانش حرارتی پایه های نگه دارنده؛ نتایج مدل بندی را بیش از پیش به گزارشات تجربی نزدیک کرده است. توجه به ساختار محفظه آشکارساز در مدل بندی عملکرد میکروبالومترها این امکان را فراهم کرده است تا علاوه بر مد نظر قرار دادن تأثیر آن بر روی کارایی میکروبالومترها، توانایی بهینه سازی این ساختار برای دست یابی به آشکارپذیری بیشتر فراهم شود. بر این اساس با در نظر گرفتن تغییرات دمایی کلیه پارامترها، محاسبه تبادلات انرژی تابشی با استفاده از قانون تابش جسم سیاه پلانک و در نظر گرفتن یک ساختار نوعی برای محفظه آشکارساز، یک آشکارپذیری ویژه به میزان d*= 5.86×108 cm.hz1/2.w-1 برای یک میکروبالومتر با ماده حساس vo2 به دست آمده است که از توافق مناسبی با گزارش های تجربی برخوردار است. در این محاسبات نوفه فونونی به عنوان اصلی ترین نوفه موثر در میکروبالومترها، مد نظر قرار گرفته است.