Máy dò hộp THz Gauley là một thiết bị phát hiện bức xạ dựa trên hiệu ứng giải phóng nhiệt và nguyên tắc xả khí, chủ yếu được sử dụng để phát hiện sóng điện từ trong dải tần terahertz.

I. Nguyên tắc cơ bản của máy dò hộp THz Gauley:

1. Đặc điểm băng tần terahertz

Nằm giữa lò vi sóng và hồng ngoại, sóng terahertz có tính xuyên thấu (chẳng hạn như đối với vật liệu không phân cực), năng lượng thấp (không gây hại cho mô sinh học) và đặc tính vân tay phổ, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực hình ảnh, truyền thông và cảm biến.

2. Nguyên tắc cốt lõi của hộp Gauley

Hiệu ứng giải phóng nhiệt: Một số tinh thể tạo ra điện tích khi nhiệt độ thay đổi và được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu bức xạ hấp thụ thành tín hiệu điện.

Cơ chế xả khí:

Bên trong máy dò chứa đầy khí trơ (ví dụ: argon, xenon) và được trang bị các điện cực.

Khi bức xạ terahertz được hấp thụ, nhiệt độ khí tăng lên, gây ion hóa cục bộ và gây ra dòng xả.

Kích thước dòng điện tỷ lệ thuận với cường độ bức xạ hấp thụ, được thu thập bằng các điện cực và chuyển đổi thành tín hiệu điện.

3. Thiết kế kết cấu

Buồng hấp thụ: thường là một cấu trúc hình nón hoặc parabol, được sử dụng để tập trung sóng terahertz và tăng cường hiệu quả hấp thụ.

Yếu tố nhạy cảm: Tinh thể điện giải phóng nhiệt hoặc đơn vị xả khí chịu trách nhiệm chuyển đổi năng lượng bức xạ thành tín hiệu điện có thể phát hiện được.

Mạch đọc ra: Bao gồm preamp, bộ lọc và mô-đun thu thập dữ liệu để xử lý tín hiệu và đầu ra.

Thứ hai, THz Gaulai hộp dò cơ chế làm việc:

1. Hấp thụ bức xạ và sưởi ấm

Sóng terahertz đi vào máy dò thông qua một cửa sổ quang học và được hấp thụ bởi khí hoặc vật liệu giải phóng nhiệt bên trong khoang hấp thụ, gây ra sự gia tăng nhiệt độ cục bộ.

2. Chuyển đổi tín hiệu

Chế độ giải phóng nhiệt: Sự thay đổi nhiệt độ gây ra sự thay đổi trong phân phối điện tích tinh thể, tạo ra tín hiệu điện áp liên quan đến cường độ bức xạ.

Chế độ xả khí: Sự gia tăng nhiệt độ gây ra ion hóa khí, và dòng xả được bắt bởi các điện cực và chuyển đổi thành tín hiệu điện áp.

3. Đọc và xử lý tín hiệu

Tín hiệu yếu được khuếch đại thông qua bộ khuếch đại tiếng ồn thấp, đầu ra sau khi lọc và chuyển đổi mô đun, có thể được sử dụng để theo dõi thời gian thực hoặc phân tích dữ liệu.

III. Tính năng kỹ thuật của máy dò hộp THz Gauley:

1. Độ nhạy cao

Bức xạ trên dải terahertz có hiệu quả hấp thụ cao và có thể phát hiện công suất thấp đến mức microwatt.

2. Dải động rộng

Cường độ bức xạ rộng từ tín hiệu yếu đến tín hiệu mạnh có thể được phát hiện bằng cách tối ưu hóa áp suất khí và thiết kế điện cực.

3. Làm việc ở nhiệt độ phòng

Không cần hệ thống làm mát nhiệt độ thấp, phụ thuộc vào hiệu ứng xả khí hoặc giải phóng nhiệt để hoạt động ở nhiệt độ bình thường, làm giảm độ phức tạp của thiết bị.

4. Phản ứng nhanh

Thời gian đáp ứng thường ở mức mili giây và phù hợp với các cảnh động (như hình ảnh terahertz hoặc giao tiếp).