About / Advertise
Snabb temperaturmätning med en upplösning på några tusendels grader när. Det lovar Flir Systems, tidigare känt som Agema, när man lanserar sin senaste infraröda kamera.
- Vår nya kamera är tio gånger känsligare för infrarött ljus än tidigare IR- kameror och den har en mycket bra upplösning på 320 ¥ 240 bildpunkter, säger Kjell Lindström, produktchef på Flir.
Kameran lanserades tidigare i denna månad på en konferens i Florida ordnad av SPIE, den internationella organisationen för optronik. På konferensen var Flirs ThermaCAM Sc 3000 en uppstickare bland en mängd olika IR-kameror, eftersom ingen annan tidigare lyckats med att tillverka en högpresterande kvantbrunnskamera i höga volymer.
Hjärtat i kameran är en kvantbrunnsdetektor i galliumarsenid, GaAs, som kan detektera värmestrålning i våglängdsområdet mellan 8 och 9 μm.
- Kvantbrunnstekniken gör detektorn mycket snabb och eftersom galliumarsenid är ett välkänt material har man bra kontroll över detektorkonstruktionen, förklarar Ulf Wållgren som står bakom kamerakonstruktionen på Flir.
Detektortekniken har sitt ursprung hos AT&T Bell Labs i USA, men har vidareutvecklats på forskningsinstitutet IMC - Industriellt Mikroelektronikcentrum i Kista. Flir har delvis finansierat forskningen under de senaste tio åren.
IMC tillverkar kvantbrunnsdetektorerna, medan Flir integrerar dem i en kyld kameramodul. Detektorerna monteras på en keramisk bärare i tunnfilm som sätts i en vakuumkammare, kyld till 70 K. För att få en komplett kamera har Flir adderat fokuserande optik, kretsar för förstärkning och AD-omvandling samt ett kraftförsörjningskort. En signalprocessor sköter sedan signalbehandlingen för varje bildpunkt.
Redan flera intresserade
Kameran är mycket lågbrusig som gör att den kan detektera temperaturskillnader på mindre än 0,03 °C vid 30 °C. Detta i kombination med ett brett mätområde från -40 °C till 2 000 °C, gör att kameran passar för en mängd nya tillämpningar.
- Elektronikföretag kan tänkas använda kameran för att studera temperaturfördelningen i kompakta kretskortskonstruktioner eller integrerade kretsar, medan bil och flygindustrin kan utnyttja kameran för att studera olika materialegenskaper i både kompositmaterial och metaller, säger Kjell Lindström.
Han avslöjar att flera skrivarleverantörer redan visat intresse för kamerans IR- känslighet för att kunna utvärdera värmeutvecklingen i skrivarhuvuden. Eftersom kameran är radiometrisk, det vill säga mycket stabil, kan den också användas för exakta mätningar av absoluttemperaturer.
- Genom att den detekterar ljus i långvågsområdet mellan 8 och 12 μm blir den atmosfäriska absorptionen låg. Därför fungerar kameran bra även utomhus. Inverkan av solreflexer minskar också vid det använda våglängdsområdet, säger Ulf Wållgren.
Produktionen av kameran förväntas komma igång i juni på Flirs fabrik i Danderyd, strax norr om Stockholm. I en första fas kommer cirka 200 kameror av den här typen att tillverkas.
Med tanken på den långa utvecklingstiden är det inte förvånande att kamerans pris ligger högt. Trots detta tror Kjell Lindström att 65 kameror kommer att säljas innan årets slut.
Flir erbjuder ett komplett system för detektering av IR-strålning, inklusive tilläggsoptik för olika synfältet och avancerad programvara för termisk analys. Hela 60 bilder kan lagras per sekund antingen på pc-kort eller direkt på ett skivminne via en digital serielänk.
Susan Kelly
Femtio kvantbrunnar i galliumarsenid
Detektorprincipen bygger på att kvantbrunnar i halvledare kan skräddarsys för att absorbera ljus vid en viss våglängd och infallsvinkel.
I Flirs kamera används galliumarsenid - GaAs - som detektorsubstrat. Förutom att processtekniken för GaAs är välkänd har materialet fördelen att det kan tillverkas i stora skivor med jämn kvalitet.
Varje bildpunkt hos detektorn består av ett 0,5 mm tjockt GaAs-skikt med drygt femtio kvantbrunnar. Ovanpå GaAs-lagret etsas sedan ett tvådimensionellt gitter. Gittret reflekterar det inkommande infraröda ljuset så att kvantbrunnarna absorberar ljuset med mycket hög effektivitet.
För att ytterligare förbättra prestanda minskas GaAs-skicket till 6 μm. Kvantbrunnschipset flipchip monteras på en utläsningskrets i CMOS med hjälp av indiumbumpar. Hela strukturen monteras sedan på en keramisk bärare belagd med tjockfilm innan den sätts i kamerans vakuumkärl. Flirs detektormatris består av 320 x 240 bildpunkter. En bildpunkt är 30 x 30 μm stor och avståndet mellan punkterna är 38 μm.
