THERMAL SENSOR WITH INFRARED ABSORPTION MEMBRANE INCLUDING METAMATERIAL STRUCTURE

• Main Authors: ARMIN R VOLKEL, BERNARD D CASSE, VICTOR LIU, JULIE A BERT
• Format: Patent
• Language: English; Japanese
• Published: 24.11.2016
• Subjects: COLORIMETRY; DETECTING MASSES OR OBJECTS; GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT,POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRA-RED,VISIBLE OR ULTRA-VIOLET LIGHT; MEASURING; PHYSICS; RADIATION PYROMETRY; TESTING

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly sensitive uncooled passive thermal sensor capable of detecting IR radiation of a wider wavelength range than conventional microbolometers.SOLUTION: A thermal sensor 200 includes an array of pixels 100, each having a membrane. The membrane is mounted on legs 120-1, 120-2 over a reflector 110, forming a Fabry-Perot cavity. Each membrane includes an infrared (IR) absorbing material that defines multiple spaced-apart openings 135 separated by micron-level distances that decrease thermal capacity and increase IR absorption of the membrane. Regular pitch distances between adjacent openings provides narrowband IR absorption, with pitch distances below 7.1 μm facilitating the detection of IR radiation having wavelengths below 7.5 μm. Multispectral thermal imaging is formed by arranging the pixels in repeated groups (superpixels), where each superpixel detects the same set of IR radiation wavelengths.SELECTED DRAWING: Figure 1 【課題】従来のマイクロボロメータより広い波長範囲のＩＲ放射を検知可能な、高感度の非冷却型受動温度センサを提供する。【解決手段】温度センサ２００は、それぞれが薄膜を有する画素１００のアレイを含む。これらの薄膜は、脚部１２０−１，１２０−２に取り付けられて、反射板１１０の上方に配置され、ファブリ−ペロ空洞を形成する。各薄膜には、ミクロンレベルの距離で隔てられた複数の離間開口１３５を画定する赤外線（ＩＲ）吸収材料が含まれ、これにより、熱容量を減少させ、薄膜のＩＲ吸収を増加させる。隣接する開口間のレギュラーピッチ距離により、狭帯域のＩＲ吸収が提供され、７．１μｍ未満のピッチ距離で７．５μｍ未満の波長を有するＩＲ放射の検知が容易になる。マルチスペクトルの熱画像の形成は、繰り返されるグループ（スーパー画素）内に画素を配列し、各スーパー画素に、同じ集合のＩＲ放射の波長を検知させることにより実現される。【選択図】図１