Mikrobolometer - Definition
Mikrobolometer - Definition
Ein Mikrobolometer ist eine Art Infrarotdetektor, der zur berührungslosen Temperaturmessung verwendet wird, indem er die von Objekten abgestrahlte Wärme im mittleren und fernen Infrarotbereich (typischerweise 8 bis 14 µm) erfasst. Es handelt sich um einen ungekühlten Sensor, dessen Funktionsweise auf der Änderung des Widerstands eines Dünnfilmmaterials beruht, das Wärmestrahlung absorbiert, und zwar als Folge des Temperaturanstiegs, der durch Absorption der Strahlungsenergie verursacht wird.
Der Aufbau des Mikrobolometers besteht aus einem mikroskopisch kleinen Detektor, der so über dem Substrat aufgehängt ist, dass er thermisch isoliert ist, so dass auch sehr kleine Temperaturänderungen erfasst werden können. Die für den Aufbau der aktiven Elemente verwendeten Materialien sind in der Regel Vanadiumoxid (VOx) oder amorphes Silizium (a-Si), die eine hohe Temperaturempfindlichkeit aufweisen. Die Widerstandsänderung des Sensorelements wird dann in ein elektrisches Signal umgewandelt und als ein der Temperatur des Objekts entsprechender Wert interpretiert.
Mikrobolometer werden in Form von Pixelarrays in Wärmebildkameras verwendet und ermöglichen Wärmebilder in Echtzeit, ohne dass die Sensorelemente auf kryogene Temperaturen gekühlt werden müssen. Dadurch sind sie im Vergleich zu gekühlten Detektoren billiger, kompakter und energieeffizienter. Ihre technischen Parameter, wie NETD (Noise Equivalent Temperature Difference), räumliche Auflösung, Auslesegeschwindigkeit und Temperaturstabilität, bestimmen die Qualität des Wärmebildes.
Die Mikrobolometertechnologie wird in vielen Bereichen eingesetzt, u. a. in der industriellen Diagnostik, der Gebäudeautomatisierung, bei Sicherheitssystemen, in der medizinischen Thermografie, beim Militär und in der Automobilindustrie (Nachtsichtsysteme). Mit der Entwicklung von Mikroelektronik und elektromechanischen Mikrosystemen (MEMS) werden Mikrobolometer immer fortschrittlicher und ermöglichen die Integration mit Signalverarbeitungssystemen und intelligenten Bildanalysealgorithmen.
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