O detector de caixa de Gaulle THz é um dispositivo de detecção de radiação baseado no efeito de liberação térmica e no princípio de descarga de gás, usado principalmente para detectar ondas eletromagnéticas na banda de terahertz.

Princípios básicos do detector de caixa THz:

Características da banda de terahertz

As ondas terahertz, localizadas entre microondas e infravermelhos, têm propriedades de penetração (por exemplo, para materiais não polares), baixa energia (não danificando os tecidos biológicos) e impressões digitais espectrais e são amplamente usadas nas áreas de imagem, comunicação e sensorização.

2. Princípio básico da caixa de Gorley

Efeito de liberação térmica: certos cristais geram uma carga elétrica quando a temperatura muda, usada para converter sinais de radiação absorvidos em sinais elétricos.

Mecanismo de descarga de gás:

O interior do detector é preenchido com gases inertes (como argônio, xenônio) e com eletrodos.

Quando a radiação terahertz é absorvida, a temperatura do gás aumenta, causando ionização local e desencadeando correntes de descarga.

O tamanho da corrente é proporcional à intensidade da radiação absorvida, que é coletada e convertida em sinais elétricos através de eletrodos.

3. Projeto estrutural

Cavidade de absorção: geralmente uma estrutura conica ou parabólica para focar ondas de terahertz e aumentar a eficiência de absorção.

Componente sensível: cristal de liberação térmica ou unidade de descarga de gás responsável pela conversão da energia radiante em sinais elétricos detetáveis.

Circuito de leitura: incluindo pré-amplificadores, filtros e módulos de captação de dados para processamento e saída de sinais.

Mecanismo de trabalho do detector de caixa THz:

Absorção de radiação e aquecimento

As ondas de terahertz entram no detector através de uma janela óptica e são absorvidas por gases ou materiais de liberação térmica dentro da cavidade de absorção, causando um aumento da temperatura local.

2. Conversão de sinal

Modo de liberação térmica: mudanças de temperatura causam mudanças na distribuição da carga cristalina, gerando sinais de tensão associados à intensidade da radiação.

Modo de descarga de gás: o aumento da temperatura resulta na ionização do gás e a corrente de descarga é capturada pelo eletrodo e convertida em sinal de tensão.

Leitura e processamento de sinais

Os sinais fracos são amplificados por meio de um amplificador de baixo ruído e saídos por filtragem e conversão modular para monitoramento em tempo real ou análise de dados.

Características técnicas do detector de caixa THz:

1. Alta sensibilidade

A alta eficiência de absorção da radiação na banda de terahertz permite a detecção de potências de até microwatts.

Ampla gama dinâmica

Ao otimizar a pressão do gás e o design dos eletrodos, é possível detectar uma ampla gama de intensidades de radiação, desde sinais fracos até fortes.

3. Trabalho em temperatura ambiente

Não é necessário um sistema de refrigeração a baixa temperatura, dependendo da descarga de gás ou do efeito de liberação térmica para trabalhar a temperatura normal, reduzindo a complexidade do equipamento.

4. Resposta rápida

O tempo de resposta é geralmente em milissegundos, adequado para cenários dinâmicos (como imagens de terahertz ou comunicações).