Detektor optik sebagai
salah satu komponen sistem optoelektronika digunakan untuk menagkap sinyal
intensitas yang dikirim sumber cahaya lewat media transmisi. Detektor berfungsi
a. Piranti
Termal (detektor termal)
b. Piranti
Photon (detektor photon)
Pada piranti termal,
absorsi cahaya oleh bagian dari piranti yang sensitive terhadap cahaya
(photosensitif) meningkatkan temperatur (konduktivitas listrik). keluaran
detector termal sebanding dengan jumlah energi yang diserap per-satuan waktu
oleh detector. Proses absorpsi pada detektor photon, menyebabkan secara
langsung pada paramenter kuantum (emisi photo-listrik elektron dari permukaan).
Keluaran detektor ditunjukkan oleh laju absorpsi quonta cahaya dan bukan pada
energinya. Beberapa perbedaan sifat detektor termal dan detektor photon
ditunjukkan pada tabel dibawah ini :
Tabel perbandingan
paramenter detektor temal dan dekektor photon
|
No
|
Paramenter
|
Detektor Termal
|
Detektor Photon
|
|
1
|
Frekuensi Response
|
Rendah
|
Tinggi
|
|
2
|
Spektal Responsi
|
Lebar (konstan)
|
Terbatas
|
|
3
|
Sensivitas
|
Rendah
|
Tinggi
|
|
4
|
Temperatur
Operasional
|
Kamar
|
Cryogonik
|
|
5
|
Harga
|
Ekonomis
|
Mahal
|
Detektor termal
merupakan jenis detektor yang paling tua untuk penginderaan (sensing) radiasi.
Pertama kali dibuat oleh Sir William Herschel, ketika menggunakan thermometer
untk mengukur radiasi inframerah dengan menggunakan prisma pada tahun 1800.
Pada waktu yang sama Seoback (1825) menemukan termokopel, dan Noblll (1829)
membuat termoplle dari sederetan termokopel.
Model detektor termal
secara umum. Radiasi diserap oleh elemen sensing dengan kapasitas panas H, dan
dihubungkan dengan heat sink (Ts = konstan) melalui heat conducting link
berkonduktansi termal G. Bila laju absorpsi panas (heat) W, maka jumlah panas
yang diserap selama interval waktu dt adalah Wdt.
Detektor termal dapat
dibagi menjadi 3 tipe, yakni :
1. Detektor
termal berdasarkan pada pergeseran mekanik, seperti
Ø Cairan
dalam thermometer glas
Ø Bimental
strip
Ø Radiometer
Croohe’s
Ø Golay
Cell
2. Detektor
elektrik, contohnya
Ø Bolometer
Ø Termokopel
(thermopile)
Ø Pyroelektrik
3. Detektor
jenis lainnya, seperti
Ø Evapografi
— Persyaratan
yang harus dimiliki oleh detektor optik :
1. Mempunyai
sensitivitas tinggi pada daerah operasi panjang gelombang
2. Responnya
cepat (dalam ns)
3. Derau
yang dihasilkan kecil.
4. Tersedia
cukup bandwidth untuk menyalurkan bit rate data yang diterima.
5. Tidak
sensitif terhadap perubahan suhu.
6. Secara
fisik kompatibel dengan dimensi kabel.
7. Mempunyai
waktu operasi yang lama.
8. Ukurannya
kecil
Bagian penting dari suatu aplikasi sinar mengenai instrumentasi adalah
bagaimana mengukur atau mendeteksi radiasi. Ada beberapa tipe-tipe
photodetektor dengan penjelasan mengenai operasi dan cara kerjanya.
1. Karakteristik
Photodetektor
Beberapa karakteristik
dari photodetektor memiliki peran penting pada aplikasinya.
Respon spektrum Sebagian besar detektor
dapat bekerja pada daerah diatas panjang gelombang radiasi yang menujukkan
respon sprektum dari alat tersebut. Pada kasus yang umum, respon yang diberikan
berupa grafik datar dengan beberapa deviasi yang diperbolehkan diantara band radiasi
.
2. Photokonduktif
Detektor
Salah satu hal yang
umum dari photodetektor didasarkan pada perubahan konduktifitas dari bahan
semikonduktor dengan intensitas radiasi. Perubahan konduktifitas tampak sebagai
perubahan tahanan sehingga alat-alat ini disebut juga sebagai sel photoresitif.
Karena tahanan manjadi parameter yang digunakan tranduser, kita menjelaskan
alat ini dari sudut pandang perubahan tahanan akibat intensitas cahaya.
Prinsip
Seiring dengan meningkatnya jumlah elektron tereksitasi ke pita konduksi,
tahanan semikonduktor akan menurun, membuat tahanan turun sebagai fungsi
invers dari intensitas radiasi photon supaya mampu mengeksitasi harus
menyediakan energi paling tidak sebesar energi gap. Perhatikan bahwa operasi
thermistor melibatkan energi thermal sebagai elektron yang pindah ke pita
konduksi. Untuk mencegah photodetektor menunjukkan efek thermal yang sama,
diperlukan untuk mengopersikan alat ini pada temperatur yang diatur atau untuk
membuat energi gap terlalu besar pada efek thermal untuk menghasilkan elektron
terkonduksi. Kedua pendekatan ini digunakan pada prakteknya. Batas atas dari
respon sprektral sel ditentukan oleh berbagai faktor lain, seperti pantulan dan
tranparansi pada panjang gelombang tertentu.
0 komentar:
Posting Komentar