Pyroelektrische Hochdetektivitäts-Sensoren für Prozess- und Umweltmesstechnik

Die pyroelektrischen Infrarot-Sensoren der Typenreihe PYROSENS von DIAS Infrared sind seit vielen Jahren in Geräten der Gasanalytik, Spektroskopie sowie Temperatur- und Strahlungsmesstechnik erfolgreich im Einsatz. Die Sensorelemente bestehen aus dem pyroelektrischen Material Lithiumtantalat, das sehr hohe Signal/Rausch-Verhältnisse beziehungsweise spezifische Detektivitäten D* sowie eine ausgezeichnete Temperatur- und Langzeitstabilität der Sensoreigenschaften ermöglicht. Mit großen Werten der spezifischen Detektivität D* lassen sich hohe Nachweisempfindlichkeiten der Infrarot-Messgeräte realisieren, also beispielsweise sehr geringe Gaskonzentrationen messen.

Innerhalb der PYROSENS-Produktfamilie sind viele Typen von Ein- und Mehrkanalsensoren mit 1 bis 4 Sensorelementen mit verschiedenen Elementflächen, optionaler thermischer Kompensation, unterschiedlichen Absorber- und Schwarzschichten sowie zahlreichen Filterfenstern für das gewünschte spektrale Verhalten des Sensors verfügbar. Durch den Einsatz sehr dünner, ionenstrahlgeätzter Sensorelemente werden D*-Werte bis zu 10⁹ cmHz^1/2W^-1 bei 10 Hz Modulationsfrequenz erreicht.

Durch neu entwickelte Technologien können diese schon sehr hohen D*-Werte weiter gesteigert werden. Grundlage dafür ist ein laufendes vom Freistaat Sachsen und der Europäischen Union gefördertes Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zur Entwicklung neuartiger pyroelektrischer Infrarotsensoren mit ultradünnen freitragenden strahlungsempfindlichen Elementen und ihrer Anwendung in Infrarot-Analysatoren zum Nachweis sehr geringer Gaskonzentrationen in der Umwelt- und Prozessmesstechnik. DIAS Infrared führt jetzt einen ersten neuen Einkanal-Sensortyp LTMUI Q2 ein, der ein Sensorelement 2 x 2 mm² mit einem optimierten Metallabsorber besitzt und eine spezifische Detektivität D* von 2 x 10⁹ cmHz^1/2W^-1 (5 Hz bis 10 Hz) erreicht. Weitere Typen dieser neuen Hochdetektivitäts-Sensoren werden schrittweise eingeführt.

Die PYROSENS-Produkte werden zusammen mit unseren Pyrometern, Wärmebildkameras und Systemlösungen zur berührungslosen Temperaturmessung vom 06. bis 08. Mai 2025 auf der Sensor+Test (Messe Nürnberg, Stand 1-504, Halle 1) vorgestellt.