作者：维尔克斯 时间：2025-10-29 11:52:28
LASERCOMPONENTS热释电探测器的性能优化，依赖于窗口片或滤光片的恰当配置。这些组件不仅定义了探测器的光谱灵敏度，以适应不同应用场景，同时构成了探测器与外部环境之间的气密性光学接口，确保了其工作的稳定性和可靠性。红外滤光片用于光谱的选择，窗口保护片用于物理保护和环境密封。它们是功能互补的两个独立部件。工作流程：外界红外光→窗口保护片（宽波段光透过，污染物被阻挡）→红外滤光片（只允许特定气体的特征吸收波长通过）→热释电传感芯片（检测光强变化，计算出气体浓度）。
单通道热释电探测器滤光片配置说明：
与多通道红外热释电探测器不同，单通道探测器通常只需要准备一种滤光片。对于单通道热释电探测器滤光片孔径规格匹配，红外滤光片的中心波长可覆盖2.95-10.46nm。表1中数字编码滤光片适用于需要大孔径/大视场的应用（如火焰检测）。此类单通道LiTaO₃探测器的标准孔径通常为5×5mm²。对于字母编码滤光片适用于小孔径即可满足需求的场景，此类单通道热释电探测器的标准孔径为3.5×3.5mm²。小孔径是窄带滤光片的标准选项。增大孔径虽可提升信号强度，但可能因角度偏移导致选择性下降，且会增加仪器校准难度。对于表2窗口片，单通道LiTaO₃探测器的孔径通常为5×5mm²，但可根据需求提供其他孔径规格。DLaTGS单通道热释电探测器通常采用圆形孔径，直径为5.3mm。
TO-39封装壳体搭配小孔径与大孔径型号不同尺寸孔径示意图
多通道热释电探测器滤光片配置说明：
当LiTaO₃探测器为多通道红外气体探测器时，滤光片需按以下规则排列：
双通道红外气体探测器的双通道配置：参考滤光片固定安装于通道2
双通道红外气体探测器型号示例：LT……-AH
通道1：滤光片NBP4.265-110nm(CO₂(平衡))
通道2：滤光片NBP3.95-90nm（参考通道）
多通道红外气体探测器的四通道配置：参考滤光片固定安装于通道1，其余滤光片按中心波长升序排列。
四通道红外气体探测器示例型号：LT……-HGEK
通道1：滤光片NBP3.95-90nm（参考通道）
通道2：滤光片NBP3.40-120nm（HC）
通道3：滤光片NBP4.45-60nm（CO₂长光程）
通道4：滤光片NBP4.74-140nm（CO侧带）
为什么多通道红外热释电探测器需要设置参考通道？
没有任何检测环境是完美的。光源会老化、温度会变化、灰尘会污染光学窗口、其他背景气体也会产生干扰。所有这些因素都会导致检测信号波动，如果只用一个通道测量目标气体，这些波动会被错误地计入气体浓度中，导致测量失准。参考通道的存在，就是为了测量除了目标气体本身以外的所有干扰。
例如配置多通道热释电探测器使用下表中W/53的CH₄参考与C/35的CH₄滤光片，甲烷的主要吸收峰在3.33 μm左右，所以滤光片选择3.33μm，参考滤光片选择3.09 μm的波长，这个波长甲烷不吸收。当使用这两份滤光片的时候，两片均会测量到干扰的信号波动，但参考片设计的波长不会吸收到所测气体的部分，最后通过分析比较这两段动态的波长信号就可以排除其他因素造成的共同干扰，整个气体分析是一个动态的过程。
表1：标准气体传感器Laser Components滤光片列表：
|
口径 |
应用 |
中心波长CWL[μm] |
半峰全宽HPBW[nm] |
15°入射角光谱偏移[nm] |
温度漂移[nm/K] |
型号 |
|
|
小 |
大 |
||||||
|
J |
49 |
氢火焰 |
2.95±50nm |
500±100 |
≤-35 |
<+0.25 |
BP2.95-500nm |
|
W |
53 |
CH₄参考 |
3.09±30nm |
160±20 |
≤-15 |
<+0.50 |
NBP3.09-160nm |
|
C |
35 |
CH₄ |
3.33±20nm |
160±20 |
≤-20 |
<+0.50 |
NBP3.33-160nm |
|
G |
40 |
HC |
3.40±30nm |
120±20 |
≤-25 |
<+0.25 |
NBP3.40-120nm |
|
P |
48 |
医疗CO₂参考 |
3.70±35nm |
110±30 |
≤-30 |
<+0.50 |
NBP3.70-110nm |
|
B |
41 |
SO₂混合物参考 |
3.86±30nm |
90±20 |
≤-20 |
<+0.50 |
NBP3.86-90nm |
|
H |
34 |
参考 |
3.95±35nm |
90±10 |
≤-15 |
<+0.50 |
NBP3.95-90nm |
|
T |
32 |
CO₂(窄带) |
4.26±20nm |
90±20 |
≤-20 |
<+0.50 |
NBP4.26-90nm |
|
A |
42 |
CO₂(平衡) |
4.265±20nm |
110±20 |
≤-20 |
<+0.50 |
NBP4.265-110nm |
|
D |
33 |
CO₂ |
4.26±20nm |
180±20 |
≤-40 |
<+0.25 |
NBP4.26-180nm |
|
Z |
43 |
CO₂(标准) |
4.27±30nm |
170±20 |
≤-20 |
<+0.50 |
NBP4.27-170nm |
|
F |
30 |
火焰(宽带) |
4.30±50nm |
600±50 |
≤-20 |
<+0.50 |
BP4.30-600nm |
|
E |
44 |
CO₂(长光程) |
4.45±20nm |
60±20 |
≤-20 |
<+0.50 |
NBP4.45-60nm |
|
N |
50 |
N₂O/火焰(窄带) |
4.50±25nm |
60±20 |
≤-20 |
<+0.50 |
NBP4.50-60nm |
|
I |
39 |
CO(中心) |
4.66±30nm |
180±20 |
≤-20 |
<+0.50 |
NBP4.66-180nm |
|
K |
37 |
CO(侧带) |
4.74±20nm |
140±20 |
≤-20 |
<+0.50 |
NBP4.74-140nm |
|
L |
31 |
NO/火焰长参考 |
5.3±40nm |
180±20 |
≤-25 |
<+0.60 |
NBP5.3-180nm |
|
M |
38 |
气体混合物的H₂O |
5.78±40nm |
180±20 |
≤-30 |
<+0.60 |
NBP5.78-180nm |
|
V |
47 |
NO₂ |
6.22±30nm |
110±20 |
≤-20 |
<+0.80 |
NBP6.22-110nm |
|
U |
45 |
SO₂ |
7.3±40nm |
200±30 |
≤-40 |
<+0.80 |
NBP7.3-200nm |
|
S |
46 |
气体混合物的CH₄ |
7.91±50nm |
160±30 |
≤-40 |
<+0.80 |
NBP7.91-160nm |
|
Q |
52 |
麻醉气体 |
8.91±50nm |
300±50 |
≤-35 |
<+1.00 |
NBP8.91-300nm |
|
O |
36 |
酒精,SiF₄ |
9.50±60nm |
450±60 |
≤-60 |
<+1.00 |
BP9.50-450nm |
|
R |
51 |
SF₆,NH₃ |
10.60±80nm |
240±48 |
≤-40 |
<+1.00 |
NBP10.6-240nm |
滤光片传输曲线：
表2：标准硅/晶体Laser Components窗口片列表列表：
标准窗口保护片
|
代号 |
透射范围/镀膜范围[μm] |
描述 |
厚度[mm] |
备注 |
|
b1 |
UV-15 |
BaF₂-氟化钡 |
0.4 |
|
|
c1 |
UV-12 |
CaF₂-氟化钙 |
0.4 |
|
|
k1 |
UV-25 |
KBr-溴化钾带保护镀膜 |
1.0 |
|
|
k2 |
UV-25 |
KBr-溴化钾，未镀膜 |
1.0 |
水溶性(Water-soluble) |
|
l1 |
7.5-15 |
SiLWP-硅长波通滤光片 |
0.55 |
截止起始(5%)~7.22μm，50%点~7.5μm |
|
s1 |
2-56 |
硅带未镀膜 |
0.5 |
用于远红外(太赫兹)应用 |
|
s2 |
3-5 |
硅带增透膜 |
0.5 |
|
|
s3 |
3-6 |
硅带增透膜 |
0.5 |
透过率T(4.7+5.3μm)>99% |
|
s4 |
2-12 |
硅，宽带增透膜 |
0.5 |
平均透过率Tavg(2.0-12μm)>87% |
|
s5 |
1.5-5 |
硅带增透膜 |
0.525 |
平均透过率Tavg(1.5-5μm)>86% |
|
w1 |
8-14 |
硅带通滤光片 |
0.55 |
平均透过率Tavg(9-13μm)>75% |
|
z1 |
2-14 |
硒化锌带增透膜，楔形 |
0.5 |
|
|
z2 |
0.6-21 |
硒化锌，楔形 |
0.5 |
|
Laser Components其它型号窗片
|
代号 |
透射范围/镀膜范围[nm] |
描述 |
厚度[mm] |
备注 |
|
a1 |
UV-5 |
蓝宝石，未镀膜 |
0.4 |
|
|
d1 |
UV-100 |
CVD金刚石 |
0.15 |
|
|
i1 |
UV-50 |
CsI-碘化铯 |
1.0 |
水溶性(Water-soluble) |
|
p1 |
|
HDPE:高密度聚乙烯 |
0.8 |
用于远红外(太赫兹)应用 |
|
Y |
|
无窗口(withoutwindow) |
|
真空操作(无保修！) |
窗口片传输曲线：
