Tez No İndirme Tez Künye Durumu
452685 Bu tezin, veri tabanı üzerinden yayınlanma izni bulunmamaktadır.Yayınlanma izni olmayan tezlerin basılı kopyalarına üniversite kütüphaneniz aracılığı ile (TÜBESS üzerinden) erişebilirsiniz.
A dual-band uncooled infrared microbolometer detector with a tunable micro-mirrror / Ayarlanabilir mikro-ayna ile oluşturulmuş çift-bantlı soğutmasız kızılötesi mikrobolometre dedektör
Yazar:SELÇUK KESKİN
Danışman: PROF. DR. TAYFUN AKIN
Yer Bilgisi: Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Konu:Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin:
Onaylandı
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
131 s.
Bu tez çalışmasında ayarlanabilir mikro-ayna yapılarına sahip çift-bantlı soğutmasız kızılötesi direnç tipi mikrobolometre dedektörlerin modellenmesi, tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu sunulmaktadır. Askıda duran direnç tipi mikrobolometre dedektörlerin altında askıda duracak olan yansıtıcı mikro-aynalar, elektrostatik gerilim uygulaması ile iki pozisyon arasında bir geçiş özelliği elde etmek için tasarlanmıştır. Mikro aynaların pozisyonunun değiştirilmesi sayesinde optik rezonans boşluğu ayarlanabilir hale getirilir ve iki kızılötesi dalgaboyu penceresinden (3-5 ?m ve 8-14 ?m) en yüksek tepki alınması sağlanır. Bu yaklaşım iki dalgaboyu penceresinde dedektör tepkilerinin karşılaştırılarak görüntülenen sahnenin gerçek sıcaklığının bulunabilmesine olanak sağlar.Kapasitans gerilim ölçümü sonucu mikro-aynaların tasarımlarına bağlı olarak tahrik gerilimi 8.7 V ile 17.5 V arasındaki değerlerde ölçülmüştür. Altan kesme miktarı göz önünde bulundurulduğunda simülasyon sonuçlarıyla örtüşen değerler bulunmuştur. Aktive dedektör maddesi için makul sayılabilecek TCR değeri 3.1 %/K olarak ölçülmüştür. Pikselinin ısıl iletkenlik ölçümü 2.6x10-8 W/K gibi SEM hesaplarıyla örtüşen değerler elde edilmiştir. Mikro aynanın pozisyonuna göre, dedektörün 3-5 ?m dalgaboyu aralığında emilimdeki % 17.9 azaldığı, ve 8-14 ?m dalgaboyu aralığında % 8.5 artığı olarak hesaplanmıştır. Ayrıca bu pikselin ısıl zaman sabiti tepkisellik ölçümlerinden 15.8 ms olarak hesaplanmıştır.Bu çalışma, iki dalgaboyu aralığından alınan tepkileri karşılaştırarak nesnenin mutlak sıcaklığı ve rengini ölçebilen, üretilmiş soğutmasız kızılötesi mikrobolometreyi gösteren literatürdeki ilk çalışmadır.
This thesis presents the modeling, design, fabrication, and characterization of the dual-band uncooled infrared resistive microbolometer detectors with tunable micro-mirror structures. The tunable reflective micro-mirrors are suspended underneath the suspended resistive microbolometers, and they are switched between two positions by the application of an electrostatic voltage for obtaining a response in two wavelength windows, namely the 3-5 ?m and 8-14 ?m, by tuning the optical tunable resonant cavity. This approach allows the actual temperature of the viewed scene by comparing the responses of the detector in these two wavelength windows.The pull-in voltages of the micro mirrors are measured between 8.7 V and 17.5 V depending on the micro mirror design, which are very close to the coupled electromechanical analysis simulation results considering undercut characteristics of etching steps. The TCR of the active detector material is measured as -3.1 %/K which is reasonable for the used active layer. The Gth is measured as 2.6x10-8 W/K, which is also very close to the simulation results. The responsivity measurements results shows that the absorption is decreased in an amount of 17.9 % in the 3-5 µm spectral band, while the absorption is increased in an amount of 8.5 % in the 8-14 µm spectral band, depending on the micro-mirror position.This is the first study in literature that demonstrates a fabricated uncooled infrared microbolometer detector for measuring the actual temperature and color of the viewed object by comparing their response in two wavelength regions.