Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

UV-Sensorik

UV-Sensorik

Neue Möglichkeiten mit AlGaN-Detektoren

Aktuelle Flugkörper-Warnsysteme im UV sind recht kostenintensiv und benötigen großen Bauraum. Die Systeme basieren auf Bildverstärkersystemen und komplexen Filterstrukturen, da sich die LFK-Detektion im solar-blinden UV (UV-C, < 280 nm) 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 nötige 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. Aktuell sind UV-A, UV-B und UV-C-Detektoren verfügbar. Einen Eindruck von den spektralen Eigenschaften dieser Detektoren gibt der unten stehen Graph (rechts). Die entwickelte Zeilenkamera ist links zu sehen. Das letzte Bild zeigt den Blick aus dem Laborfenster in drei Spektralbereichen und illustriert den Vorteil solar-blinder Detektoren.

Sollten Sie Bedarf an Sensorik für diesen interessanten Spektralbereich haben, so kontaktieren Sie uns. Wir beraten Sie gerne und suchen gemeinsam mit Ihnen mögliche Lösungen.

 

 Realisierte Zeilenkamera Beispiele für den Verlauf der spektralen Sensitivität einiger Detektoren

 

Testszenario mit Deuteriumlampe in drei Spektralbereichen. UV-A und UV-C wurden mit der
entwickelten Zeilenkamera aufgezeichnet, VIS als Referenz mit einer üblichen CCD-Kamera.