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1 - CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES DES DÉTECTEURS

2 - DÉTECTEURS THERMIQUES

3 - DÉTECTEURS QUANTIQUES

4 - AUTRES TYPES DE DÉTECTEURS

5 - UTILISATION DES DÉTECTEURS INFRAROUGES

| Réf : E4060 v1

Caractéristiques générales des détecteurs
Détecteurs infrarouges

Auteur(s) : Gilbert GAUSSORGUES

Date de publication : 10 sept. 1996

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Auteur(s)

  • Gilbert GAUSSORGUES : Ingénieur de l’École supérieure d’optique - Président-directeur général de HGH Ingénierie systèmes infrarouges - Ancien directeur du laboratoire d’optronique de la Marine nationale

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INTRODUCTION

avec la collaboration pour le paragraphe 2.3 de François MICHERON Docteur ès Sciences Directeur scientifique et technique de Thomson-CSF Optronique

pour le paragraphe 3.6 de Jean-Paul POCHOLLE Chef du laboratoire Sources laser pour l’optronique de Thomson-CSF LCR

pour le paragraphe 5.9 de Jean-Louis MEYZONNETTE Ingénieur de l’École supérieure d’optique Professeur à l’École supérieure d’optique

Depuis la découverte de l’infrarouge par Herschel en 1800 (effets thermiques au‐delà de l’extrémité rouge de la lumière décomposée par un prisme) et la découverte de l’ultraviolet par Ritter en 1801 (influence sur les matériaux photosensibles), est apparue la nécessité de mesurer ou de déceler les rayonnements optiques situés en dehors du domaine spectral de sensibilité de l’œil. Il est même souvent utile de pouvoir utiliser ces méthodes dans le domaine visible, compte tenu de la faiblesse des mesures photométriques visuelles.

Un détecteur de rayonnement transforme un signal optique incident, fonction de paramètres d’espaces et de temps F (x, y, t) (qui peut être un flux, un éclairement ou toute autre grandeur traduisant une énergie lumineuse), en un signal électrique ou réponse (qui peut prendre la forme d’une tension, d’un courant ou d’une puissance).

Il existe deux utilisations des détecteurs :

  • en récepteurs de flux (radiométrie), qui réalisent l’intégration du signal optique sur les variables d’espace et donnent une réponse fonction du temps ;

  • en récepteurs d’images (œil, photographie), pour lesquels l’intégration du signal porte sur le temps, la réponse étant fonction des variables d’espace.

Les détecteurs de flux fournissent une réponse dans le temps qui doit traduire l’évolution temporelle du signal incident. En particulier, lorsque cette évolution temporelle provient du déplacement du champ élémentaire vu par le détecteur, nous sommes en présence d’un système qui combine les deux modes d’utilisation, il s’agit de l’imagerie télévision ou de l’imagerie thermique infrarouge.

La limitation dans la détection des bas niveaux de rayonnement est due à la superposition au signal de sortie d’une fonction aléatoire appelée bruit. L’évaluation du rapport entre le signal de sortie et le bruit, permet de traduire un critère de qualité de la détection. Ce rapport doit être aussi élevé que possible.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e4060


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1. Caractéristiques générales des détecteurs

1.1 Caractéristiques courant-tension

Lorsque l’on se propose d’étudier les propriétés d’un détecteur, il est bon d’établir son réseau de caractéristiques statiques courant-tension : i = f (v F.

Ce réseau, qui doit être limité au domaine des puissances électriques ne risquant pas de détruire le détecteur, permet de choisir le point de fonctionnement satisfaisant au mieux à la linéarité de la réponse en fonction de l’amplitude des signaux. Le point de fonctionnement se déplace sur la droite de charge, déterminée par la charge R du détecteur et par sa tension de polarisation v0 (figure 1).

À l’intérieur du domaine de linéarité du détecteur, les variations des divers paramètres sont liées entre elles par deux équations aux dérivées partielles (F flux optique reçu par le détecteur) :

Ces relations permettent de définir les paramètres du récepteur :

  • sa sensibilité (responsivity ) qui traduit le rapport de transformation du flux optique F en tension ou en courant électrique : Sv = ¶v / ¶F (en volts par watt) et Si = ¶i / ¶F (en ampères par watt) ;

  • son impédance définie par Z = ¶v / ¶i pour un flux constant. (Il est possible d’utiliser aussi son admittance A = ¶ i / ¶v ).

Ces divers paramètres permettent la présentation du détecteur par son circuit équivalent (figure 2).

La puissance recueillie di dv est maximale lorsque la charge est adaptée à l’impédance du détecteur.

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1.2 Observation des signaux

Il est intéressant, par exemple, d’examiner la réponse d’un détecteur à des signaux carrés...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ACCETTA (J.J.), SHUMAKER (D.L.) -   The infrared and electrooptical systems handbook.  -  ERIM-SPIE, USA (1993).

  • (2) - BOYD (R.W.) -   Radiometry and the detection of optical radiation.  -  Wiley, NY (1983).

  • (3) - DERENIAK (H.L.), CROWE (D.G.) -   Optical radiation detectors.  -  Wiley, NY (1984).

  • (4) - DESVIGNES (F.) -   Détection et détecteurs de rayonnements optiques.  -  Masson, Paris (1987).

  • (5) - HUDSON (R.), HUDSON (J.) -   *  -  Infrared detectors. Wiley, NY (1975).

  • (6) - KEYES (R.J.) -   Optical and infrared detectors.  -  Applied Physics, vol. 19. Springer. Verlag, Berlin (1977).

  • (7) - KINGSTON...

1 Thèses

* - http://www.sudoc.abes.fr

CHAUSSE (E.) - Test et modélisation de détecteurs infrarouges microbolométriques à température ambiante. - INP Grenoble (2000).

MAHRANE (A.) - Étude et réalisation de détecteurs infrarouges pyroélectriques P(VDF-TrFE). - Toulouse : Laboratoire d'automatique et d'analyse des systèmes du CNRS (1994).

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2 Fabricants

Liste non exhaustive

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