UV-Sensorik in der Warnsensorik

Zeilenkamera
© Fraunhofer IOSB
Zeilenkamera
Verlaufskurve der spektralen Sensitivität dreifarbig
© Fraunhofer IOSB
Beispiele für den Verlauf der spektralen Sensitivität einiger Detektoren

Die derzeit verfügbaren Flugkörper-Warnsysteme im UV sind recht kostenintensiv und benötigen großen Bauraum. Die Systeme basieren auf Bildverstärkersystemen und komplexen Filterstrukturen, da sich die Flugkörper-Detektion im solar-blinden UV (UV-C, < 280 nm) bislang nur mit der sehr hohen Verstärkung einer Röhre mit MCPs (micro channel plates) erreichen lässt.

Halbleiterdetektoren aus Materialien wie Silizium (Si), Siliziumkarbid (SiC) oder Galliumphosphid (GaP) erreichen nicht die benötigten Werte hinsichtlich Sensitivität und Dunkelstrom, um als Alternative in Betracht zu kommen. Zudem sind diese Materialien nicht solar-blind; die komplexen Filterstrukturen würden also weiterhin benötigt.

Eine mögliche Alternative könnten in Zukunft Detektoren auf Basis des Materials AlGaN darstellen. Aufgrund der relativ großen Bandlücke ist AlGaN intrinsisch blind gegenüber sichtbarem und infrarotem Licht („visible blind“). Variationen in der Zusammensetzung ermöglichen es, das Halbleitermaterial auch »solar-blind« auszulegen. Darüber hinaus zeichnen sich Detektoren aus AlGaN durch Ihre Strahlungsbeständigkeit auch bei hohen optischen Leistungen aus. Die häufig bei externen Filtern auftretende Solarisierung kann dank der integrierten Filterstruktur vermieden werden.

Erste Detektoren auf AlGaN-Basis wurden in einer Kooperation mehrerer Fraunhofer-Institute entwickelt, wobei unterschiedliche Anwendungen im Blick standen: Wasseraufbereitung, Abgasanalytik, UV-Härtung von Lacken und Klebstoffen, Fernerkundung, sowie die Detektion von LFKs.

Am Fraunhofer IOSB wurde basierend auf AlGaN-Zeilensensoren eine scannende Zeilenkamera entwickelt. Die spektrale Sensitivität der Kamera lässt sich durch Wechsel des verwendeten Sensors wählen. Realisiert wurden bislang UV-A, UV-B und UV-C-Detektoren. Einen Eindruck von den spektralen Eigenschaften dieser Detektoren gibt der links gezeigte Graph. Die entwickelte Zeilenkamera ist links oben zu sehen. Das letzte Bild zeigt den Blick aus dem Laborfenster in drei Spektralbereichen und illustriert den Vorteil solar-blinder Detektoren.

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