Logo LabSensNano
Skip Navigation Links
Intor LabSensNano

Optický snímací modul s hyperspektrálním rozsahem detekce optického záření

Publikováno : 2019
Autoři: doc. Ing. Jaromír Hubálek, Ph.D. , prof. Ing. Pavel Neužil, Dr., DSc. , doc. Ing. Jan Pekárek, Ph.D.

Klíčová slova:
mikrobolometr, termovize, THz záření, uhlíkové nanotrubice

Popis:

Technické řešení se týká unikátní konstrukce řádkového snímače v jednom pouzdře. Řádkový snímač je založen na mikrobolometrech se speciální absorpční vrstvou umožňující snímání ve spektrálním pásmu počínaje ultrafialovým, přes viditelné, blízké, střední a vzdálené infračervené pásmo a dále pásmo terahertzové (THz). Pomocí tohoto modulu lze sestavit hyperspektrální kameru s vysokým rozlišením, bude-li tato vybaveno vychylováním obrazu v obou osách.

Dosavadní stav techniky

Stávající stav techniky představují snímací čipy pro kamery s výrazně užším snímaným pásmem, např. ultrafialovým a viditelným pásmem (CMOS), viditelným a blízkým infračerveným pásmem (CMOS kamery), středním a vzdáleným infračerveným pásmem (infrakamery s mikrobolometry) [1]. Žádná z kamer ze stávající techniky nepokrývá spektrální rozsah od ultrafialového pásma až po terahertzové pásmo.

Popis nového řešení

Uvedená omezení může odstranit širokopásmová kamera založená na snímacím modulu, jehož podstata spočívá v širokopásmovém řádkovém snímači založeném na mikrobolometru s membránou překrytou vrstvou uhlíkových nanotrubic (Carbon NanoTubes), které zajišťují absorpci dopadajícího záření blízkou 100% v širokém spektrálním pásmu dle patentu CZ306065 [2]. Tyto bolometry tvoří řádek o 100 mikrobolometrech (membránách) a 10 referenčních. Modul dále obsahuje vyčítací obvod v integrované podobě dle patentu CZ306216 [2], který je zde zapojen 10x tvořící 10 kanálů. Detektor i vyčítací obvod je propojen tak, aby čas pro snímání ze všech mikrobolometrů byl co nejkratší a zároveň samozahřívání referenčních bolometrů nemělo negativní jev na přesnost. Spektrální rozsah senzoru je 315 nm až 75 um. Celá přihláška užitného vzoru na Úřad průmyslového vlastnictví je zde.

Průmyslová využitelnost

Modul hyperspektrální kamery podle technického řešení lze použít v konstrukci obrazové kamery s vysokým rozlišením za využití rozmítaných zrcátek, které dotvoří plný dvojrozměrný obraz. Tento modul lze využít i pro konstrukci spektrometru za využití difrakce, která bude posílat jednotlivé úzké úseky spektra na určitý snímač v řádkovém detektoru. Rozlišit tak bude možné 100 úzkých pásem ze snímaného spektra.

Parametry:

Citlivost: min. 103

Rychlost převodu celého řádku: méně než 100 ms

Spektrální rozsah: min. 315 nm až 75 um

Počet mikrobolometrických membrán: 100 měřicích a 10 referenčních

Počet padů: 32 (včetně dvou na peltierův článek)

Plocha MEMS čipu: 27 mm2

Plocha čipu vyčítacího obvodu: 15,13 mm2

Technologie vyčítacího obvodu: AMIS I2T100, napájecí napětí 5 V

Předpokládaný rozsah měřené změny teploty bolometru: 1 mK – 256 mK

Projekty:

VI20152019043

 

Zpět...





Logo VUT