Laajennettu spektrisen vasteen mittanormaali infrapunadetektoreille

Radiometria on tieteenala, joka tutkii sähkömagneettisen säteilyn mittauksia kaikissa sen muodoissa. Radiometri on laite, jolla voidaan mitata sähkömagneettista säteilyä. Kuten Planckin säteilylaki ennustaa, kaikki kappaleet joiden absoluuttinen lämpötila on nollapisteen yläpuolella, säteilevät infrapuna-alueella. Tämä säteily tarjoaa valtavat mahdollisuudet muun muassa kaasuanalyysin, valvonta- ja seurantasovellusten, lämpökuvauksen, ilmaston tutkimuksen, tähtitieteen, lääketieteen, meteorologian ja vaikkapa taidehistorian saroilla. Tekniikan kehittyessä yhä pidempiä aallonpituuksia voidaan hyödyntää. Työ on tehty osana Teknillisen korkeakoulun Mittaustekniikan infrapunadetektorien spektrisen vasteen mittauskyvyn laajentamiseen tähtäävää projektia. Projektin tavoitteena on kattaa aallonpituudet 0,9 µm ja 16 µm välillä. Työn aikana jo olemassa oleva detektoreiden kalibrointilaitteisto laajennettiin ja karakterisoitiin vastaamaan uutta 3 µm ja 16 µm välistä aallonpituusaluetta. Ilmakehän vaimennusten välttämiseksi laitteisto on sijoitettu kolmen ilmatiiviin laatikon sisään, jotka voidaan täyttää kuivalla typpikaasulla. Laitteisto koostuu infrapunasäteilijästä, monokromaattorista, radiometristä ja tarvittavasta peilioptiikasta. Lisäksi kehitettiin ja karakterisoitiin uusi pyrosähköiseen LiTaO3 kiteeseen pohjautuva radiometri spektrisen vasteen mittanormaaliksi. Osana radiometria on kultapäällysteinen puolipallon muotoinen ja irrotettava kaviteetti, jonka suorituskyky arvioitiin tietokonesimulaatioiden avulla. Kaviteettia käytettiin radiometrin efektiivisen absorbointikyvyn määrittämiseen. Tämän pohjalta johdettiin radiometrin suhteellinen spektrinen vaste 3 µm ja 13 µm välille. Suhteellinen vaste kiinnitettiin absoluuttiasteikkoon vertaamalla radiometrin ulostuloa TKK:n ensisijaiseen optisen tehon mittanormaaliin kolmella aallonpituudella. Epävarmuus analyysi osoittaa suhteellinen vasteen laajennetuksi mittausepävarmuudeksi (k=2) 0,88 % ja vastaava lukema absoluuttisen vasteen osalta on 3,66 %