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CN104040725A

Passive detectors for imaging systems

Abstract

The present invention provides a passive detector structure for an imaging system, realizes an unpowered passive front-end detector structure with direct digital measurement data output, and is used to detect various parts of the electromagnetic spectrum (for example, heat (IR) , Near IR, UV and visible light).

CN104040725A, drawing sheet 1
Sheet 1 of 19

Term

5.9 yearsto projected expiry

Projected expiry 17 August 2032, counted from filing; an application has no term until it is granted.

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16 claims: 2 independent, 14 dependent

  1. 1
    一种光子检测器设备,包括: 基底; 具有一频率且配置在所述基底上的谐振器构件; 无源检测器结构,配置在所述基底上并与所述谐振器构件机械地耦接,其中所述无源 检测器结构包括检测器构件,所述检测器构件响应于光子曝射而机械变形以将机械力施加 到所述谐振器构件,并响应于所述机械力改变所述谐振器构件的频率;以及 数字电路,耦接到所述谐振器构件,用于确定所述谐振器构件的频率,并基于所确定的 频率来确定由所述检测器构件吸收的入射光子能量的数量,其中所述谐振器构件的频率由 于由所述无源检测器结构施加到所述谐振器构件上的机械力而改变。
  2. 2
    根据权利要求1所述的光子检测器,其中所述光子检测器被配置为探测红外能量。
  3. 3
    根据权利要求1所述的光子检测器,其中所述无源检测器结构还包括第一支撑构 件,其中所述检测器构件包括带状构件,并且其中所述无源检测器结构和所述谐振器构件 形成桥结构,其中所述桥结构包括所述带状构件,所述带状构件悬挂在所述基底上方且位 于所述基底上方的所述第一支撑构件与所述谐振器构件之间,其中所述带状构件包括具有 热膨胀系数的材料,通过吸收光子能量而膨胀和收缩以将机械力施加到所述谐振器构件。
  4. 4
    根据权利要求3所述的光子检测器,其中所述第一支撑构件是固定的隔离支撑构 件。
  5. 5
    根据权利要求1所述的光子检测器,还包括: 反射器,配置在所述基底上且在所述带状构件的下方。
  6. 6
    根据权利要求1所述的光子检测器,其中所述谐振器构件包括压电振荡器。
  7. 7
    根据权利要求1所述的光子检测器,其中所述无源检测器结构还包括第一支撑构 件,其中所述检测器构件包括板构件,并且其中所述板构件配置在所述第一支撑构件与所 述谐振器构件之间,其中所述板构件包括具有热膨胀系数的材料,通过吸收光子能量而膨 胀和收缩以将机械力施加到所述谐振器构件。 &根据权利要求7所述的光子检测器,其中所述第一支撑构件具有第一凹槽,并且其 中所述谐振器构件包括第二凹槽,其中所述板构件的端部被配置在所述第一凹槽和第二凹 槽内。
  8. 8
    9. 根据权利要求7所述的光子检测器,还包括邻近所述谐振器构件配置的第二支撑构 件,其中所述第一支撑构件具有第一凹槽,并且其中所述第二支撑构件具有第二凹槽,其中 所述板构件的端部被配置在所述第一凹槽和第二凹槽内,其中在所述板构件响应于光子曝 射而膨胀时,所述第二凹槽允许所述板构件接触所述谐振器构件并将机械力施加到所述谐 振器构件。
  9. 9
    10. 根据权利要求7所述的光子检测器,其中在预应力状态下,所述板构件配置在所述 第一支撑构件和所述谐振器构件之间。
  10. 10
    11. 根据权利要求1所述的光子检测器,其中所述谐振器构件包括形成在其表面中的 凹入的空腔区域,其中所述检测器构件包括配置在所述谐振器构件的所述凹入的空腔区域 内的板构件,其中所述无源检测器结构还包括第一支撑构件,所述第一支撑构件配置在所 述谐振器构件的所述表面上并且重叠所述凹入的空腔区域的至少一部分以将所述板构件 锁固在所述空腔区域内,并且其中所述板构件包括具有热膨胀系数的材料,通过吸收光子 能量而膨胀和收缩以将机械力施加到谐振器构件。
  11. 11
    12. 根据权利要求11所述的光子检测器,其中所述第一支撑构件是连续的框架结构, 牢固地锁固到所述谐振器构件的表面上,其中所述第一支撑构件的一部分重叠所述空腔区 域的内部侧壁,以提供覆盖所述板构件的外周上表面边缘的唇部,同时为所述板构件留下 开口的表面积以吸收光子能量。
  12. 12
    13. 根据权利要求11所述的光子检测器,其中所述板构件的膨胀在三个维度中将机械 力施加到所述谐振器构件上。
  13. 13
    14. 根据权利要求11所述的光子检测器,其中在预应力状态下,所述板构件配置在所 述谐振器构件的所述凹入的空腔内。
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    15. 一种用于检测光子能量的方法,包括: 将无源检测器构件暴露于入射光子能量,以使所述检测器构件响应于光子曝射而机械 变形; 响应于所述无源检测器构件的机械变形将机械力施加到谐振器构件; 确定所述谐振器构件的频率,所述谐振器构件的频率由于由所述无源检测器构件施加 到所述谐振器构件上的机械力而改变;以及 基于所确定的频率来确定由所述检测器构件吸收的入射光子能量的数量。
  15. 15
    16. 根据权利要求15所述的方法,其中所述检测器构件包括具有热膨胀系数的材料, 使所述检测器构件通过热膨胀和收缩而机械变形。
  16. 16
    17. 根据权利要求15所述的方法,还包括: 使用所确定的频率来生成图像数据。 1&根据权利要求15所述的方法,其中基于所确定的频率来确定由所述检测器构件吸 收的入射光子能量的数量包括: 通过在给定计数时间段对所述谐振器构件的输出信号中的数字脉冲的数目计数来生 成计数数据;以及 基于所述计数数据确定所述检测器构件的光子曝射的水平。
Independent claims16