專利名稱：紅外探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外探測器。
技術(shù)背景 紅外輻射是波長介于可見光與微波之間的電磁波，人眼察覺不到。要察覺這種輻 射的存在并測量其強弱，必須把它轉(zhuǎn)變成可以察覺和測量的其他物理量。紅外探測器是將 紅外線信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出的器件，可用于探測紅外線的存在或者紅外線能量的大小， 廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、探礦、軍事及生活領(lǐng)域，因其價格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定，成為越來越多人研 究的熱點。紅外探測器可以分為主動紅外探測器和被動紅外探測器。主動探測器由紅外發(fā)射 機、紅外接收機和報警系統(tǒng)組成，當有人或有物體經(jīng)過紅外發(fā)射機發(fā)射出的紅外線時，紅外 接收機產(chǎn)生信號變化，從而使報警器報警。被動紅外探測器本身不包括紅外發(fā)射源，當外部 有紅外信號產(chǎn)生并被其接收時，便會產(chǎn)生一定的信號，從而探測出紅外線的存在和能量大 小。一個紅外探測器，無論是主動紅外探測器還是被動紅外探測器，均應(yīng)包括至少一個對紅 外輻射產(chǎn)生敏感效應(yīng)的物體，可稱為探測元件?，F(xiàn)有的紅外探測器通常利用光電效應(yīng)，即， 在光的照射下，光激發(fā)所產(chǎn)生的載流子(自由電子或空穴)在物質(zhì)內(nèi)部運動，使物質(zhì)的電導(dǎo) 率發(fā)生變化或產(chǎn)生光生伏特的現(xiàn)象。利用光效效應(yīng)的紅外探測器需要將探測元件全部暴露 于紅外線中，利用光電效應(yīng)，產(chǎn)生電信號，從而探測紅外線。然而，由于在探測元件全部暴露 與紅外線的情況下，利用光電效應(yīng)使光轉(zhuǎn)換為電的效率較低，導(dǎo)致該紅外探測器僅可探測 能量密度較大的紅外線，靈敏度較低。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種靈敏度較高的紅外探測器。一種紅外探測器，包括一第一電極；一第二電極；以及一設(shè)置于該第一電極與該 第二電極之間的探測元件；其中，該探測元件包括一覆蓋結(jié)構(gòu)，該覆蓋結(jié)構(gòu)覆蓋該探測元件 一部分而使探測元件分成一光照區(qū)域及一非光照區(qū)域，所述第一電極與所述探測元件的光 照區(qū)域電連接，所述第二電極與所述探測元件的非光照區(qū)域電連接。一種紅外探測器，包括一第一電極；一第二電極；以及一具有溫差電效應(yīng)的探測 元件，設(shè)置于該第一電極與該第二電極之間；其中，該探測元件包括一光照區(qū)域及一非光照 區(qū)域，所述第一電極與所述探測元件的光照區(qū)域電連接，所述第二電極與所述探測元件的 非光照區(qū)域電連接，所述光照區(qū)域用于接收紅外光信號，所述非光照區(qū)域用于隔絕紅外光 信號。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提供的紅外探測器的探測元件分為光照區(qū)域和非光照 區(qū)域，通過光照區(qū)域吸收紅外線并產(chǎn)生高溫，與非光照區(qū)域之間形成溫度差，利用溫差發(fā)電 原理，在光照強度較小的情況下，也可以產(chǎn)生較大的電勢差信號或者電流信號，因此，可以 能量密度較小的紅外線，因此，該紅外探測器具有較高的靈敏度較高。


圖1是本發(fā)明第一實施例提供的紅外探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是沿圖1中II-II線的剖面示意圖。圖3是圖1中紅外探測器工作時的示意圖。圖4是圖1紅外探測器在不同強度的紅外線的照射下光照區(qū)域的溫度與照射時間 的關(guān)系圖。圖5是圖1紅外探測器在不同強度的紅外線的照射下第一電極和第二電極之間的 電勢差與照射時間的關(guān)系圖。圖6是本發(fā)明第二實施例提供的紅外探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是沿圖6中VII-VII線的剖面示意圖。圖8是本發(fā)明第三實施例提供的紅外探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是沿圖8中IX-IX線的剖面示意圖。圖10是本發(fā)明第四實施例提供的紅外探測器的側(cè)視結(jié)構(gòu)剖面圖。圖11是圖10中的紅外探測器的覆蓋結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖12是本發(fā)明第五實施例提供的紅外探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖13是本發(fā)明第六實施例提供的紅外探測器的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。主要元件符號說明紅外探測器10,20,30,40,50,60
第一電極102,502,602
第二電極104，204，504，604
探測元件106，206，306，406，506，606
光照區(qū)域1062，3062，4062，5062
非光照區(qū)域1064，4064，5064
覆蓋結(jié)構(gòu)108，208，408，608
上基板4082
下基板4084
開孔區(qū)4086
基底110,310
絕緣體510
第一表面5102
第二表面5104
反射膜500
第一蓋板6082
第二蓋板608具體實施例方式
以下將結(jié)合附圖詳細說明本技術(shù)方案提供的紅外探測器。以下各實施例中，不同 實施例之間具有相同結(jié)構(gòu)的相同元部件的標號使用相同的阿拉伯數(shù)字表示，不同的元部件或者具有不同結(jié)構(gòu)的相同元部件則使用不同的阿拉伯數(shù)字表示。請一并參閱圖1和圖2，本發(fā)明第一實施例提供了一種紅外探測器10。該紅外探 測器10包括一第一電極102，一第二電極104、一設(shè)置于該第一電極102與該第二電極104 之間的探測元件106及一覆蓋結(jié)構(gòu)108。該紅外探測器10進一步包括一基底110，該探測 元件106設(shè)置于該基底110的表面。該第一電極102和第二電極104分別與探測元件106 電連接。該探測元件106包括一光照區(qū)域1062及一非光照區(qū)域1064。該覆蓋結(jié)構(gòu)108覆 蓋該非光照區(qū)域1064。所述基底110用于支撐探測元件106，可以理解，當探測元件106為一自支撐結(jié)構(gòu) 時，該基底110可以省略。所述基底110的材料為絕緣材料，可以為玻璃、陶瓷、聚合物或木 質(zhì)材料。所述基底110的材料還可以為表面涂覆有絕緣材料的導(dǎo)電金屬材料等。優(yōu)選地， 該基底110的材料應(yīng)基本不吸收紅外線或者完全不吸收紅外線。該基底110的厚度不限， 優(yōu)選為1毫米 2厘米，本實施例中，基底110的厚度為5毫米。所述探測元件106可以直 接設(shè)置于該基底110的表面。所述探測元件106的光照區(qū)域1062用于接收紅外線，并將紅外線能量轉(zhuǎn)換為熱 能，使光照區(qū)域1062的溫度升高，從而在光照區(qū)域1062和非光照區(qū)域1064之間產(chǎn)生溫度 差，利用溫差電效應(yīng)，在第一電極102和第二電極104之間產(chǎn)生電勢差，根據(jù)電勢差的大小 可以確定紅外線的強度。所述探測元件106的材料應(yīng)滿足溫差電轉(zhuǎn)換系數(shù)較大、具有較強 的紅外線吸收性能及具有較小的熱容。所述探測元件106可以為一面狀結(jié)構(gòu)或線狀結(jié)構(gòu)。 進一步的，該面狀結(jié)構(gòu)可以包括多個微孔形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。該探測元件106可以為一碳納米 管層，該碳納米管層為由多個均勻分布的碳納米管組成的層狀結(jié)構(gòu)。該碳納米管層包括多 個微孔，因此具有較大的比表面積，具有較強的紅外線吸收性能。碳納米管為絕對的黑體， 因此，具有非常強的紅外線吸收特性。該碳納米管層為一純的碳納米管結(jié)構(gòu)。該碳納米管 可以選自單壁碳納米管、雙壁碳納米管及多壁碳納米管中的一種或幾種。由于單壁碳納米 管具有半導(dǎo)體性，溫差電轉(zhuǎn)換吸收較大，該碳納米管層優(yōu)選為一單壁碳納米管層。所述碳納 米管層中的碳納米管之間可以通過范德華力緊密結(jié)合。該碳納米管層中的碳納米管為無序 或有序排列。這里的無序排列指碳納米管的排列方向無規(guī)律，這里的有序排列指至少多數(shù) 碳納米管的排列方向具有一定規(guī)律。具體地，當碳納米管層包括無序排列的碳納米管時，碳 納米管相互纏繞或者各向同性排列；當碳納米管層包括有序排列的碳納米管時，碳納米管 沿一個方向或者多個方向擇優(yōu)取向排列。所述碳納米管層的厚度為100納米 5毫米。所 述碳納米管層的單位面積熱容可以小于2X10—4焦耳每平方厘米開爾文，甚至可以小于等 于1.7X10—6焦耳每平方厘米開爾文。由于碳納米管的熱容較小，所以該碳納米管層狀結(jié)構(gòu) 具有較快的熱響應(yīng)速度，即在吸收紅外線的能量之后能快速的升溫。該探測元件106還可以為一由上述碳納米管層和其他材料形成的碳納米管復(fù)合 材料層。所述碳納米管復(fù)合材料層包括上述碳納米管層以及一基體材料滲透于該碳納米管 層中。該基體材料為一高分子材料，該高分子材料可為纖維素、聚對苯二甲酸乙酯、壓克力 樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚苯胺、硅膠及聚酯等中 的一種或多種。所述碳納米管層可包括至少一層碳納米管膜。當碳納米管層包括多層碳納米管膜 時，該多層碳納米管膜可層疊設(shè)置或者并列設(shè)置。所述碳納米管膜可以為一碳納米管拉膜。該碳納米管拉膜為從碳納米管陣列中直接拉取獲得的一種碳納米管膜。每一碳納米管膜是 由若干碳納米管組成的自支撐結(jié)構(gòu)。所述若干碳納米管為基本沿同一方向擇優(yōu)取向排列。 所述擇優(yōu)取向是指在碳納米管膜中大多數(shù)碳納米管的整體延伸方向基本朝同一方向。而 且，所述大多數(shù)碳納米管的整體延伸方向基本平行于碳納米管膜的表面。進一步地，所述碳 納米管膜中多數(shù)碳納米管是通過范德華力首尾相連。具體地，所述碳納米管膜中基本朝同 一方向延伸的大多數(shù)碳納米管中每一碳納米管與在延伸方向上相鄰的碳納米管通過范德 華力首尾相連。當然，所述碳納米管膜中存在少數(shù)隨機排列的碳納米管，這些碳納米管不會 對碳納米管膜中大多數(shù)碳納米管的整體取向排列構(gòu)成明顯影響。所述自支撐為碳納米管膜 不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀 態(tài)，即將該碳納米管膜置于(或固定于)間隔一固定距離設(shè)置的兩個支撐體上時，位于兩個 支撐體之間的碳納米管膜能夠懸空保持自身膜狀狀態(tài)。所述自支撐主要通過碳納米管膜中 存在連續(xù)的通過范德華力首尾相連延伸排列的碳納米管而實現(xiàn)。具體地，所述碳納米管膜中基本朝同一方向延伸的多數(shù)碳納米管，并非絕對的直 線狀，可以適當?shù)膹澢?；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以適當?shù)钠x延伸方向。因 此，不能排除碳納米管膜的基本朝同一方向延伸的多數(shù)碳納米管中并列的碳納米管之間可 能存在部分接觸。所述碳納米管拉膜的厚度為0. 5納米 100微米，寬度與拉取該碳納米管拉膜的 碳納米管陣列的尺寸有關(guān)，長度不限。當所述碳納米管層狀結(jié)構(gòu)采用碳納米管拉膜時，其可以包括層疊設(shè)置的多層碳納 米管拉膜，且相鄰兩層碳納米管拉膜中的碳納米管之間沿各層中碳納米管的軸向形成一交 叉角度a，a大于等于0度小于等于90度(0° < a < 90° )。所述多個碳納米管拉膜 之間或一個碳納米管拉膜之中的相鄰的碳納米管之間具有間隙，從而在碳納米管結(jié)構(gòu)中形 成多個微孔，微孔的孔徑約小于10微米。所述碳納米管膜還可以為一碳納米管絮化膜。所述碳納米管絮化膜為通過一絮化 方法形成的碳納米管膜。該碳納米管絮化膜包括相互纏繞且均勻分布的碳納米管。所述碳 納米管之間通過范德華力相互吸引、纏繞，形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。所述碳納米管絮化膜各向同 性。所述碳納米管絮化膜的長度和寬度不限。由于在碳納米管絮化膜中，碳納米管相互纏 繞，因此該碳納米管絮化膜具有很好的柔韌性，且為一自支撐結(jié)構(gòu)，可以彎曲折疊成任意形 狀而不破裂。所述碳納米管絮化膜的面積及厚度均不限，厚度為1微米 1毫米。所述碳納米管膜還可以為通過碾壓一碳納米管陣列形成的碳納米管碾壓膜。該碳 納米管碾壓膜包括均勻分布的碳納米管，碳納米管沿同一方向或不同方向擇優(yōu)取向排列。 碳納米管也可以是各向同性的。所述碳納米管碾壓膜中的碳納米管相互部分交疊，并通過 范德華力相互吸引，緊密結(jié)合。所述碳納米管碾壓膜中的碳納米管與形成碳納米管陣列的 生長基底的表面形成一夾角0，其中，0大于等于0度且小于等于15度0 <15° )。 依據(jù)碾壓的方式不同，該碳納米管碾壓膜中的碳納米管具有不同的排列形式。當沿同一方 向碾壓時，碳納米管沿一固定方向擇優(yōu)取向排列?？梢岳斫?，當沿不同方向碾壓時，碳納米 管可沿多個方向擇優(yōu)取向排列。該碳納米管碾壓膜厚度不限，優(yōu)選為為1微米 1毫米。該 碳納米管碾壓膜的面積不限，由碾壓出膜的碳納米管陣列的大小決定。當碳納米管陣列的 尺寸較大時，可以碾壓制得較大面積的碳納米管碾壓膜。本實施例中，所述探測元件106為一純的碳納米管層，該碳納米管層由單壁碳納米管構(gòu)成，厚度為1mm。
所述探測元件106被分為兩個區(qū)域，分別為光照區(qū)域1062和非光照區(qū)域1064。所 述光照區(qū)域1062和非光照區(qū)域1064的大小不限，光照區(qū)域1062的面積可以大于、小于或 等于非光照區(qū)域1064的面積。優(yōu)選地，光照區(qū)域1062的面積小于非光照區(qū)域1064的面積。 光照區(qū)域1062為吸收紅外線吸收區(qū)域，可直接暴露于紅外線中，用于吸收紅外線。非光照 區(qū)域1064被覆蓋結(jié)構(gòu)108所覆蓋，防止非光照區(qū)域1064吸收紅外線。本實施例中，光照區(qū) 域1062的面積大約為探測元件106五分之三，非光照區(qū)域1064的面積大約為探測元件106 的五分之二。該第一電極102、第二電極104均為為線狀或帶狀結(jié)構(gòu)，分別設(shè)置于探測元件106 的兩端。該第一電極102、第二電極104可以設(shè)置于該探測元件106的表面，分別與探測元 件106的兩個邊齊平。該第一電極102、第二電極104也可以設(shè)置于該探測元件106的側(cè)面。 該第一電極102、第二電極104可以分別為一層導(dǎo)電膜。該導(dǎo)電膜的材料可以為金屬、合金、 銦錫氧化物(ITO)、銻錫氧化物(ΑΤΟ)、導(dǎo)電銀膠、導(dǎo)電聚合物或?qū)щ娦蕴技{米管等。該金屬 或合金材料可以為鋁、銅、鎢、鉬、金、鈦、釹、鈀、銫或其任意組合的合金。本實施例中，第一 電極102和第二電極104分別為導(dǎo)電銀漿印刷形成的線狀結(jié)構(gòu)，形成于該探測元件106的 表面。第一電極102位于光照區(qū)域1062，第二電極104位于非光照區(qū)域1064。所述覆蓋結(jié)構(gòu)108用于覆蓋非光照區(qū)域1064，防止非光照區(qū)域1064吸收紅外線。 覆蓋結(jié)構(gòu)108的大小應(yīng)確保其不會覆蓋探測元件106的光照區(qū)域。所述覆蓋結(jié)構(gòu)108的材 料不限，可以為絕緣材料也可以為導(dǎo)電材料。所述覆蓋結(jié)構(gòu)108的材料可選擇為導(dǎo)電材料， 如金屬，也可為絕緣材料，如塑膠、塑料等。所述金屬包括不銹鋼、碳鋼、銅、鎳、鈦、鋅及鋁等 中的一種或多種?？梢岳斫獾氖?，當覆蓋結(jié)構(gòu)108的材料為絕緣材料時，其可與探測元件 106直接接觸，覆蓋結(jié)構(gòu)108可直接覆蓋在探測元件106的非光照區(qū)域1064的表面。當覆 蓋結(jié)構(gòu)108的材料為導(dǎo)電材料時，應(yīng)確保覆蓋結(jié)構(gòu)108與探測元件106間隔絕緣設(shè)置。本 實施例中，所述覆蓋結(jié)構(gòu)108為具有一容置空間的罩體。覆蓋結(jié)構(gòu)108的四周固定于基底 110的表面。所述探測元件106的非光照區(qū)域1064設(shè)置于該覆蓋結(jié)構(gòu)108的容置空間內(nèi) 部，并與該覆蓋結(jié)構(gòu)108間隔一定距離設(shè)置。所述覆蓋結(jié)構(gòu)108的固定方式不限，可通過扣 合、夾緊、螺栓、粘結(jié)、鉚接等方式固定，本實施例中，覆蓋結(jié)構(gòu)108通過四個螺孔(圖未示) 固定于基底110上。由于該覆蓋結(jié)構(gòu)108與探測元件106間隔一定空間設(shè)置，所以，該覆蓋 結(jié)構(gòu)108的材料可以為導(dǎo)電材料。該紅外探測器20可進一步包括一第一電極引線(圖未示)及一第二電極引線(圖 未示)。第一電極引線與第一電極102電連接。第二電極引線與第二電極104電連接。第 二電極引線一部分位于覆蓋結(jié)構(gòu)108內(nèi)部，一部分延伸至覆蓋結(jié)構(gòu)108的外部，方便第二電 極104與外部電連接。所述紅外探測器10可進一步包括一電壓測試表112，該電壓測試表112與第一電 極102、探測元件106及第二電極104構(gòu)成一回路。該電壓測試表112用于探測第一電極 102和第二電極104之間的電勢差。所述紅外探測器10可進一步包括一電流測試表114， 該電流測試表114與第一電極102、探測元件106及第二電極104構(gòu)成一回路。該電流測試 表114用于探測該回路中的電流。請參見圖3，該紅外探測器10的工作原理如下當探測元件106的光照區(qū)域1062接收到紅外線R的照射時，探測元件106的光照區(qū)域1062吸收紅外線的能量，溫度升高，非 光照區(qū)域1064由于不會吸收紅外線的能量，溫度不變，因此，光照區(qū)域1062與非光照區(qū)域 1064之間產(chǎn)生溫差，故，根據(jù)熱電效應(yīng)，第一電極102和第二電極104之間產(chǎn)生電勢差。在 探測元件106的光照區(qū)域1062的面積一定的情況下，第一電極102和第二電極104之間的 電勢差的大小與紅外線的能量密度成正比。本實施例中，當采用10束不同能量密度的紅外線照射光照區(qū)域1062，該10束 紅外線的能量密度分別為 5. 709mW/cm2、25. 394mW/cm2、45. 079mW/cm2、64. 764mW/cm2、 84. 449mW/cm2、104. 134mW/cm2、123. 819mW/cm2、143. 504mW/cm2、163. 189mW/cm2。圖 4 是光 照區(qū)域1062的溫度與照射時間的關(guān)系圖，由圖4可以看出，當切換兩束不同能量密度的紅 外線照射光照區(qū)域1062時，光照區(qū)域1062的溫度反應(yīng)速度非常快，且升高的溫度也比較 高。圖5是第一電極和第二電極之間的電勢差與照射時間的關(guān)系圖。由于碳納米管層為空 穴導(dǎo)電層，因此，第一電極102和第二電極104之間的電勢差為負值，即第一電極102的電 勢小于第二電極104的電勢，當在時間為600秒時停止采用紅外線照射光照區(qū)域1062時， 第一電極102的電勢小于第二電極104的電勢迅速恢復(fù)為零。由圖5可以看出，為當紅外 線R的強度變化時，第一電極102和第二電極104之間的電勢差也會發(fā)生快速和明顯的變 化，即使在紅外線能量密度較小的情況下，也可以產(chǎn)生較大的電勢差，具有較強的靈敏度。本發(fā)明所提供的紅外探測器10的探測元件106分為光照區(qū)域1062和非光照區(qū)域 1064，通過光照區(qū)域1062吸收紅外線并產(chǎn)生高溫，與非光照區(qū)域1064之間形成溫度差，利 用溫差發(fā)電原理，在光照強度較小的情況下，也可以產(chǎn)生較大的電勢差信號或者電流信號， 因此，可以能量密度較小的紅外線，因此，該紅外探測器10具有較高的靈敏度。請參見圖6及圖7，本發(fā)明第二實施例提供了一種紅外探測器20。本實施例所提 供的紅外探測器20與第一實施例所提供的紅外探測器10的不同之處在于，覆蓋結(jié)構(gòu)208 與第一實施例的覆蓋結(jié)構(gòu)108不同，從而本實施例的紅外探測器20不需要單獨的基底。所述覆蓋結(jié)構(gòu)208為一 U型框體，具有兩個平行間隔的蓋板和位于兩個蓋板之間 的一敞開的容置空間。所述探測元件206的非光照區(qū)域2064設(shè)置于該U型框體的容置空 間內(nèi)，并貼設(shè)于覆蓋結(jié)構(gòu)208的一個蓋板的內(nèi)表面上，同時與另一蓋板具有一定間距。第二 電極204也設(shè)置于該U型框體內(nèi)部。該覆蓋結(jié)構(gòu)208的整體形狀不限，可以為立方體、圓柱 體、多棱體或者橢球體等等。本實施例中，所述覆蓋結(jié)構(gòu)208為一長方體結(jié)構(gòu)。請參見圖8及圖9，本發(fā)明第三實施例提供了一種紅外探測器30。本實施例所提 供的紅外探測器30與第一實施例所提供的紅外探測器10的不同之處在于，所述紅外探測 器30進一步包括一反射膜500。所述反射膜500設(shè)置于探測元件306的光照區(qū)域3062與基底310之間，用于反射 探測元件306的光照區(qū)域3062所產(chǎn)生的熱量和紅外線，防止該熱量和部分紅外線的能量被 基底310吸收，影響紅外探測器30的靈敏度。所述反射膜500對紅外線和遠紅外線具有 較高的反射效率。所述反射膜500的材料為絕緣材料，可以為Ti02-Ag-Ti02、ZnS-Ag-ZnS、 AINO-Ag-AIN、Ta203-Si02或Nb203_Si02。該反射膜500通過涂敷或濺射的方式形成于基底 310的表面。所述反射膜500的厚度不限，本實施例中，反射膜500的厚度為10微米 500 微米。請參見圖10及11，本發(fā)明第四實施例提供了一種紅外探測器40。本實施例所提供的紅外探測器40與第一實施例所提供的紅外探測器10的不同之處在于，本實施例的覆 蓋結(jié)構(gòu)408與第一實施例的覆蓋結(jié)構(gòu)108不同，從而本實施例的紅外探測器40不需要單獨 的基底。
所述覆蓋結(jié)構(gòu)408為一具有中空結(jié)構(gòu)的外殼，該探測元件406設(shè)置于該覆蓋結(jié)構(gòu) 408內(nèi)部。該覆蓋結(jié)構(gòu)408包括一開孔區(qū)4086，該探測元件406的光照區(qū)域4062正對該開 孔區(qū)4086設(shè)置，并可以通過該開孔區(qū)4086接受紅外線照射。該探測元件406的非光照區(qū)域 4064設(shè)置于該覆蓋結(jié)構(gòu)408的內(nèi)部，并被覆蓋結(jié)構(gòu)408所覆蓋，即，在將該紅外探測器40設(shè) 置于紅外線環(huán)境中時，覆蓋結(jié)構(gòu)408防止該非光照區(qū)域4064接受光照。所述覆蓋結(jié)構(gòu)408 的整體形狀不限，可以是中空的立方體、球體或圓柱體等等。具體的，本實施例中，請參見圖11，該覆蓋結(jié)構(gòu)408為一立方體結(jié)構(gòu)，其包括一上 基板4082、一下基板4084及四個側(cè)板(圖未標)。所述探測元件406設(shè)置于該下基板4084 的表面，并正對上基板4082。所述上基板4082包括一開孔區(qū)4086，該開孔區(qū)4086的面積 小于該上基板4082。所述開孔區(qū)4086正對該探測元件406的光照區(qū)域4062。該開孔區(qū) 4086可以為一個大的開口，也可以由多個小的開口組成。本實施例中，所述開孔區(qū)4086為 一柵網(wǎng)結(jié)構(gòu)，包括多個網(wǎng)孔。所述探測元件406的光照區(qū)域4062通過該多個網(wǎng)孔接受紅外 線照射。請參見圖12，本發(fā)明第五實施例提供了一種紅外探測器50。該紅外探測器50包 括一第一電極502，一第二電極504、一設(shè)置于該第一電極502與該第二電極504之間的探 測元件506及一絕緣體510。該探測元件506經(jīng)過彎折形成一光照區(qū)域5062及一非光照區(qū) 域5064，該光照區(qū)域5062和非光照區(qū)域5064彎折后的夾角小于等于90度，比如彎折成U 型或L型或者U型和L型之間的任意角度的形狀。此時，紅外線照射探測元件506的光照 區(qū)域5062時，該非光照區(qū)域5064被光照區(qū)域5062擋住，從而紅外線無法照射該非光照區(qū) 域。該絕緣體510設(shè)置在該光照區(qū)域5062和非光照區(qū)域5064之間，其形狀可配合探測元 件506的彎曲形狀。當探測元件506不能自己保持一定形狀時，該絕緣體510可以作為基 底來支撐該探測元件506和第一、第二電極等。本實施例中，絕緣體510為一基底結(jié)構(gòu)，所 述第一電極502、第二電極504及探測元件506設(shè)置于該絕緣體510的表面。所述絕緣體510包括一第一表面5102及一第二表面5104，第一表面5102與第二 表面5104之間所形成一夾角α，α大于等于0度小于等于90度。α大于0度小于90度。 當α等于0度時，第一表面5102和第二表面5104是兩個相對的表面，即可以理解為，第二 表面5104為第一表面5102的背面，此時探測元件506可以彎折成U型設(shè)置于絕緣體510 的第一表面5102和第二表面5104。本實施例中，α等于45度。所述探測元件506的光照 區(qū)域5062設(shè)置于絕緣體510的第一表面5102上，所述非光照區(qū)域5064設(shè)置于絕緣體510 的第二表面5104。本實施例所提供的紅外探測器50在應(yīng)用時，可使用紅外光R直接照射光照區(qū)域 5062，由于光照區(qū)域5062設(shè)置于絕緣體510的第一表面5102上，非光照區(qū)域5064設(shè)置于 絕緣體510的第二表面5104，第一表面5102與第二表面5104之間所形成的α大于等于0 度小于等于90度，因此，紅外光不會照射到非光照區(qū)域5064。請參見圖13，本發(fā)明第六實施例提供了一種紅外探測器60。本實施例所提供的紅 外探測器60與第一實施例所提供的紅外探測器10的不同之處在于，覆蓋結(jié)構(gòu)608與第一實施例的覆蓋結(jié)構(gòu)108不同，從而本實施例的紅外探測器60不需要單獨的基底。所述覆蓋結(jié)構(gòu)608為一 U型外殼，具有兩個平行間隔的第一蓋板6082、第二蓋板 6084和位于兩個蓋板之間的一敞開的容置空間。該U型外殼具有一 U型內(nèi)表面，所述探測 元件606并貼設(shè)于覆蓋結(jié)構(gòu)608的U型內(nèi)表面上，從而使該探測元件606彎折成一 U型結(jié) 構(gòu)。第一電極602和第二電極604設(shè)置于該探測元件606的兩端，由于該探測元件606彎折 成一 U型結(jié)構(gòu)，第一電極602和第二電極604均位于紅外探測器60的整體結(jié)構(gòu)的一端，有 利于儀表電連接設(shè)置。所述第一蓋板6082和第二蓋板6084中至少一個包括多個通孔，使 設(shè)置于該第一蓋板6082表面或者第二蓋板6084表面的部分探測元件606接收紅外線。當 該第一蓋板6082包括多個通孔時，設(shè)置于該第一蓋板6082表面的探測元件606可以接收 紅外線；當該第二蓋板6084包括多個通孔時，使設(shè)置于該第二蓋板6084表面探測元件606 可以接收紅外線。本實施例中，第一蓋板6082和第二蓋板6084均包括多個通孔。該覆蓋 結(jié)構(gòu)608包括該覆蓋結(jié)構(gòu)208的整體形狀不限，可以為立方體、圓柱體、多棱體或者橢球體 等等。本實施例中，所述覆蓋結(jié)構(gòu)208為一具有一開口的長方體結(jié)構(gòu)。本實施例所提供的紅外探測器60在使用時，當紅外線朝向第一蓋板6082傳播時， 由于第一蓋板6082包括多個通孔，則設(shè)置于該第一蓋板6082表面的部分探測元件606為 光照區(qū)域，設(shè)置于U型外殼側(cè)面和第二蓋板6084表面的部分探測元件606為非光照區(qū)域； 當紅外線朝向第二蓋板6084傳播時，由于第二蓋板6084包括多個通孔，則設(shè)置于該第二蓋 板6084表面的部分探測元件606為光照區(qū)域，設(shè)置于U型外殼側(cè)面和第一蓋板6082表面 的部分探測元件606為非光照區(qū)域。本實施例所提供的紅外探測器60可以探測來自不同 方向的紅外線，具有較大的探測范圍?？梢岳斫猓景l(fā)明所提供的紅外探測器在探測紅外線的時候可以產(chǎn)生電勢差，所 以該紅外探測器還可以用作光電電池。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)作其它變化，當然這些依據(jù)本發(fā)明精 神所作的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護的范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
一種紅外探測器，包括一第一電極；一第二電極；以及一設(shè)置于該第一電極與該第二電極之間的探測元件；其特征在于，該探測元件包括一覆蓋結(jié)構(gòu)，該覆蓋結(jié)構(gòu)覆蓋該探測元件一部分而使探測元件分成一光照區(qū)域及一非光照區(qū)域，所述第一電極與所述探測元件的光照區(qū)域電連接，所述第二電極與所述探測元件的非光照區(qū)域電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的紅外探測器，其特征在于，所述探測元件包括一碳納米管層，該 碳納米管層包括多個均勻分布的碳納米管。
3.如權(quán)利要求2所述的紅外探測器，其特征在于，所述碳納米管層中的碳納米管首尾 相連且沿同一方向擇優(yōu)取向排列。
4.如權(quán)利要求2所述的紅外探測器，其特征在于，所述碳納米管層為由多個單壁碳納 米管組成的純碳納米管結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求2所述的紅外探測器，其特征在于，所述碳納米管層的單位面積熱容為 2 X 10_4焦耳每平方厘米開爾文。
6.如權(quán)利要求1所述的紅外探測器，其特征在于，所述探測元件包括一碳納米管復(fù)合 材料層，該碳納米管復(fù)合材料層包括一碳納米管層和高分子材料滲透于該碳納米管層中。
7.如權(quán)利要求6所述的紅外探測器，其特征在于，所述高分子材料為纖維素、聚對苯二 甲酸乙酯、壓克力樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚苯胺、 硅膠及聚酯中的一種或多種。
8.如權(quán)利要求1所述的紅外探測器，其特征在于，所述光照區(qū)域的面積小于非光照區(qū) 域的面積。
9.如權(quán)利要求1所述的紅外探測器，其特征在于，所述該第一電極、第二電極均為為線 狀或帶狀結(jié)構(gòu)，分別設(shè)置于探測元件的兩端并分別與探測元件的兩個邊齊平。
10.如權(quán)利要求1所述的紅外探測器，其特征在于，進一步包括一基底，所述探測元件設(shè)置于該基底表面。
11.如權(quán)利要求10所述的紅外探測器，其特征在于，進一步包括一反射膜，該反射膜設(shè) 置于光照區(qū)域與基底之間。
12.如權(quán)利要求10所述的紅外探測器，其特征在于，所述覆蓋結(jié)構(gòu)固定于所述基底表 面，該覆蓋結(jié)構(gòu)包括一容置空間。
13.如權(quán)利要求12所述的紅外探測器，其特征在于，所述探測元件的非光照區(qū)域設(shè)置 于該覆蓋結(jié)構(gòu)的容置空間中。
14.如權(quán)利要求10所述的紅外探測器，其特征在于，所述覆蓋結(jié)構(gòu)直接覆蓋在非光照 區(qū)域的表面。
15.如權(quán)利要求1所述的紅外探測器，其特征在于，所述覆蓋結(jié)構(gòu)為一U型框體，包括兩 個間隔的蓋板和位于兩個蓋板之間的一敞開的容置空間，所述非光照區(qū)域通過該開口端設(shè) 置于該封閉結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。
16.如權(quán)利要求1所述的紅外探測器，其特征在于，所述覆蓋結(jié)構(gòu)為一具有中空結(jié)構(gòu)的 外殼，該探測元件設(shè)置于該覆蓋結(jié)構(gòu)內(nèi)部，該覆蓋結(jié)構(gòu)包括一開孔區(qū)，該探測元件的光照區(qū)域正對該開孔區(qū)設(shè)置。
17.如權(quán)利要求1所述的紅外探測器，其特征在于，所述覆蓋結(jié)構(gòu)為一U型外殼該覆蓋 結(jié)構(gòu)包括間隔第一蓋板、第二蓋板和位于兩個蓋板之間的一敞開的容置空間，該容置空間 包括一 U型內(nèi)表面，所述探測元件貼合于該內(nèi)表面，所述第一蓋板和第二蓋板中至少一個 包括多個通孔。
18.如權(quán)利要求17所述的紅外探測器，其特征在于，所述第一蓋板與第二蓋板均包括 多個通孔。
19.一種紅外探測器，包括一第一電極；一第二電極；以及一具有溫差電效應(yīng)的探測元件，設(shè)置于該第一電極與該第二電極之間；其特征在于，該探測元件包括一光照區(qū)域及一非光照區(qū)域，所述第一電極與所述探測 元件的光照區(qū)域電連接，所述第二電極與所述探測元件的非光照區(qū)域電連接，所述光照區(qū) 域用于接收紅外光信號，所述非光照區(qū)域用于隔絕紅外光信號。
20.如權(quán)利要求19所述的紅外探測器，其特征在于，所述紅外探測器進一步包括一基 底，該基底包括一第一表面及一第二表面，所述第一表面與第二表面形成一夾角a，a大 于等于0度小于等于90度，所述光照區(qū)域設(shè)置于該基底的第一表面，所述非光照區(qū)域設(shè)置 于該基底的第二表面。
21.如權(quán)利要求19所述的紅外探測器，其特征在于，所述該探測元件的光照區(qū)域和非 光照區(qū)域通過將該探測元件彎折形成，該光照區(qū)域和非光照區(qū)域的夾角小于等于90度。
全文摘要
一種紅外探測器，包括一第一電極；一第二電極；以及一設(shè)置于該第一電極與該第二電極之間的探測元件；其中，該探測元件包括一覆蓋結(jié)構(gòu)，該覆蓋結(jié)構(gòu)覆蓋該探測元件一部分而使探測元件分成一光照區(qū)域及一非光照區(qū)域，所述第一電極與所述探測元件的光照區(qū)域電連接，所述第二電極與所述探測元件的非光照區(qū)域電連接。
文檔編號G01J5/28GK101871818SQ20101021012
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者劉長洪, 胡春華, 范守善 申請人:清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司