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Detectores de Infravermelho e Ultravioleta

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Detectores de Infravermelho e Ultravioleta

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Condições de detecção

● Lugares secos;● Altitudes elevadas;● Observar a partir de aeronaves, satélites,

balões.

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Infravermelho

O espectro do infravermelho (IR) pode ser dividido em 3 regiões:● NIR: 0,7 – 5 ;● MIR: 5 – 30 ;● FIR: 30 – 100 .

μm

μm

μm

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Detectores de IR

Refrigeração de detectores:● NIR: N2 líquido (77K);● MIR: hélio líquido (4K);● FIR: abaixo de 0,1K.

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Detectores de IR

Existem 2 tipos de detectores:● Células fotocondutivas – NIR, MIR e FIR;● Bolométricos – FIR.

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Células fotocondutivas

Caraterísticas:● Condutividade varia de acordo com a

iluminação;

● Cut-off point.

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Células fotocondutivas - Materiais

Semicondutor não dopado:● Banda proibida grande;● Restrito ao NIR.

Semicondutor dopado:● Banda proibida menor;● Abrange mais regiões do espectro.

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Células fotocondutivas - Doping

● Realizado através da fusão de materiais;● Ge(Ga):

– Usado para detecções acima de 50 ;

– Concentrações uniformes:

– Pressão ou tensão podem variar o alcance do detector de ~ 40 – 115 para ~80 – 240 .

μm

Ge3270

+ n01

→ G e3271

Ge3271 + β−1

0 → Ga3171

μm μm

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Células fotocondutivas - BIB

Blocked impurity band detectors:● Feitos de Ge(Ga) com Si(As) ou Si(Sb);● Constituem uma camada de semicondutor

altamente dopado com semicondutor não dopado;

● Mais sensíveis em torno de 140 .μm

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Células fotocondutivas – QWIP

Quantum well infrared photodetectors:● Não é necessário excitar o elétron até a

camada de condução;● Sensível a comprimentos entre 1 – 12 ;● Constituídos de camadas muito finas.

μm

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Células fotocondutivas - Arrays

● NIR – 2048 x 2048 pixels● MIR – 1024 x1024 pixels (256 x 256 para

comprimentos de onda maiores)● FIR – 32 x 32 pixels

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Células fotocondutivas - Arrays

Desvantagens:● Precisa ser lido pixel por pixel;● A conexão de circuitos é dificultada.

Vantagens:● Os dados podem ser lidos várias vezes;● Não há interferência entre pixels;● Não precisa fazer medidas do background para

o NIR.

Vaio
Typewritten Text
Nota do professor: Válido se o detetor for grande o suficiente para cobrir o objeto de interesse + céu. Mesmo assim é necessário fazer pequenos deslocamentos do telescópio para poder subtrair o céu usando diferentes imagens.
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Detectores bolométricos

Características:● Compostos de uma ponte de Wheatstone;

● Muda a resistividade de acordo com o aquecimento devido à radiação;

● São usadas duas tiras do mesmo material.

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Detectores bolométricos

Há dois tipos de detectores bolométricos:● Room temperature thermistor;● Cooled semiconductor.

Ambos consistem de misturas de manganês, níquel e óxidos de cobalto fundidos e cobertos com um absorvedor apropriado ao comprimento de onda a ser observado.

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Detectores bolométricos

Cooled semiconductor:● Já foram usados para observar a maior parte

do espectro do IR, mas foram substituídos pelas células fotocondutivas nas regiões do NIR e MIR;

● Ainda são usados para observações no FIR;● O material mais usado para esse detector é o

Ge(Ga), coberto de um absorvedor dielétrico.

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Detectores bolométricos - SCUBA

Características:● Array de detectores;● Usa uma rede de

metalizado como absorvedor no formato de uma teia de aranha, com um detector pequeno ligado ao centro;

● Os arrays podem ter 30 x 30 pixels.

Si3 N 4

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Detectores bolométricos - SCUBA-2

Características:● Mais recente;● Usa o transition edge sensor, filmes finos de

supercondutores.● Os detectores do SCUBA 2 são 2 vezes mais

sensíveis e produzem imagens 2000 vezes mais rápido.

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Detectores de ultravioleta

Fotomultiplicadores:● Utilizar os fotoemissores adequados e

localizar as janelas no comprimento de onda a ser analisado;

● Nos detectores, em geral são usados fluoreto de lítio e safira.

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Detectores de ultravioleta

CCDs:● Tem sensibilidade intrínseca ao UVA (315-400

nm)● Necessário utilizar filtros para barrar o

espectro visível.● Solar blinds: detectores sensíveis somente ao

UV.

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Detectores de ultravioleta

Podemos utilizar um detector sensível ao comprimento de onda do visível:● Utiliza-se um material fluorescente ou fosforescente

para converter o UV em comprimentos de onda maiores;● Materiais mais usados: silicato de sódio e tetrafenil

butadieno;● É possível detectar comprimentos de onda menores que

60 nm;● Para utilizar essa técnica em CCDs e detectores

sensíveis ao IR, geralmente utiliza-se rubi como conversor.

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Referências

● Kitchin, C. R. Detectors. In:____. (Org. 4 ed.) Astrophysical Techniques. Londres: Institute of Physics Publishing, 2003.

● Eisberg, R. M. Resnick, R. Sólidos – condutores e semicondutores. In:____. (Org.) Física quântica. Editora Campus.

● http://pt.wikipedia.org/wiki/Ponte_de_Wheatstone● http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S

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