赤外線センサ
量子型(冷却型)赤外線センサは、光エネルギーによって起こる電気現象を検知するもの。赤外線域に感度があり、狭いバンドギャップを持つフォトダイオードやフォトトランジスタ、フォトICなどが用いられる。
原理的には、一般的なデジタルカメラなどに用いられているCCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどと同様で、光子がPN接合に入射した時に生じる電荷を検出することで撮像する。
検出感度が高く、応答速度に優れ、熱型(非冷却型)と比して100〜1000倍の検出能力を持つ。感度は、用いる半導体の種類のほか、赤外線の波長によっても左右される(波長依存性)。人工のものの場合数十度の差、ピット器官による熱映像視野を持つヘビなどは数度の差を検知することができる。
しかし一方で、原理的に熱雑音の影響を受けやすく、撮像素子自体が発する熱を検出してしまうため、撮像素子を被写体に比べ十分に低温に保つ必要がある。真空に維持された筐体に収められ極低温に保たれる。用途や要求される水準にもよるが、温度は通常60K〜100K(-213°C〜-173°C)である。冷却する必要があるので作動に時間がかかる。
冷却措置としては、ジュール=トムソン効果やスターリング冷凍機が用いられることが多い。赤外線宇宙望遠鏡の場合は冷却材が喪失した時点で事実上の寿命を迎える物もあり、最近は冷却材の喪失後は他の観測機での観測に切り替えて運用する場合が多い。