Imagerie IR thermique à base de détecteurs non refroidis

INTRODUCTION

1 - PRINCIPE DE LA DÉTECTION THERMIQUE

• 1.1 - Principe de fonctionnement des détecteurs quantiques
• 1.2 - Principe de fonctionnement des détecteurs thermiques
  Figure 1 - Principe d'un détecteur thermique Figure 2 - Schéma de réalisation d'un élément sensible (pixel)

2 - DÉTECTEURS THERMIQUES RÉSISTIFS

• 2.1 - Principe de fonctionnement
• 2.2 - Bruit dans un microbolomètre
• 2.3 - Exemples de thermomètres
  Figure 3 - Variation des propriétés électriques de VO2 au voisinage de la température de transition semi-conducteur/métal d'après [8] (a) et [9] (b) Figure 4 - Variation de la résistivité d'un film de silicium amorphe

3 - DÉTECTEURS PYROÉLECTRIQUES ET FERROÉLECTRIQUES

4 - DÉTECTEURS THERMOÉLECTRIQUES

5 - PRINCIPALES CARACTÉRISTIQUES DES DÉTECTEURS NON REFROIDIS

• 5.1 - Constante de temps thermique
• 5.2 - Réponse
  Figure 7 - Configuration de la mesure de réponse Figure 8 - Configuration avec surfaces optiques courbes Figure 9 - Exemple d'histogramme de réponse en mV/K
• 5.3 - NETD
  Figure 10 - Histogramme de NETD

6 - PRINCIPES DE FABRICATION

• 6.1 - Structure des détecteurs non refroidis
  Figure 11 - Exemple de structure hybride Figure 12 - Schéma de principe d'une structure à lecture optique selon [12] Figure 13 - Exemple de structure monolithique de points élémentaires
• 6.2 - Absorbeur
  Figure 14 - Structure de la fonction absorption
• 6.3 - Isolation thermique
• 6.4 - Empilement technologique
  Figure 15 - Principales étapes technologiques de la fabrication des microbolomètres Figure 16 - Vue en microscopie électronique à balayage de pixels au pas de 50 µm
• 6.5 - Architecture des circuits de lecture
  Figure 17 - Caractéristiques courant – tension d'un bolomètre Figure 18 - Architecture du circuit de lecture d'un pixel Figure 19 - Architecture d'un circuit de lecture d'une matrice de microbolomètres Figure 20 - Architecture de lecture d'un pixel en pont de Wheatstone [16]
• 6.6 - Intégration en boîtier des détecteurs IR non refroidis
  Figure 21 - Modélisation de la conductance thermique du gaz environnant la structure bolométrique Figure 22 - Incidence de la pression résiduelle dans le boîtier sur la sensibilité du composant Figure 23 - Schéma d'un plan focal intégré dans son boîtier

7 - INTÉGRATION EN CAMÉRA DES DÉTECTEURS IR NON REFROIDIS

• 7.1 - Correction des non-uniformités
  Figure 24 - Correction des non-uniformités des pixels
• 7.2 - Gestion des flux infrarouges
  Figure 25 - Image infrarouge 1 024 ´ 768 pixels Figure 26 - Schéma de l'intégration d'un détecteur en caméra
• 7.3 - Gestion de la température du plan focal
  Figure 27 - Puissance consommée par le module Peltier pour un plan focal régulé à 30 ˚C en fonction de la température ambiante Figure 28 - Utilisation du détecteur en mode de consommation limitée

8 - CONCLUSION