Golay-Zelle
Eine Golay-Zelle ist ein pneumatischer Strahlungsdetektor (daher auch als Golay-Detektor bezeichnet), der erstmals um 1947 von Marcel J. E. Golay entwickelt wurde.[1] Sie ist bei Raumtemperatur betriebsfähig und deckt typischerweise einen Wellenlängenbereich von 1 Mikrometer bis zu einigen Millimetern ab. Damit ist sie prädestiniert für den Einsatz als Detektor für Terahertzstrahlung.
Funktionsweise
Die einfallende Strahlung tritt durch ein Fenster (z. B. aus Diamant oder PE-HD) in die Zelle ein und wird dort von einer teildurchlässigen dünnen Folie absorbiert. Die Zelle ist mit einem Gas gefüllt, an das die Folie die absorbierte Energie abgibt, wobei es sich erwärmt. Das Gas dehnt sich dadurch ein wenig aus und der Druck in der Zelle steigt. Auf der Rückseite ist die Zelle mit einer elastischen Membran verschlossen, die sich infolge des Druckanstiegs verformt. Diese Verformung wird bei Golay-Zellen optisch nachgewiesen, z. B. mit dem Licht einer Leuchtdiode, das von der Membran reflektiert wird. Dies wird mit einer speziell abgestimmten Optik erreicht, die den Lichtstrahl zuerst auf die Membran fokussiert und ihn nach der Reflexion auf eine Fotodiode lenkt. Die von der Fotodiode registrierte Intensität hängt funktional von der Dehnung der Membran ab.
Golay-Zellen können (wie auch pyroelektrische Detektoren) Terahertzstrahlung detektieren, haben dabei aber z. B. gegenüber Bolometern den Vorteil, dass sie bei Zimmertemperatur, also ohne Kühlung betrieben werden können. Der messbare Wellenlängenbereich wird lediglich vom Absorptionsverhalten der Folie in der Messzelle bestimmt. Die Empfindlichkeit einer Golay-Zelle lässt sich z. B. dadurch erhöhen, dass man einen Laser als Lichtquelle im optischen Teil verwendet und die Membranbewegung interferometrisch nachweist.
Einzelnachweise
- ↑ Marcel J. E. Golay: Theoretical Consideration in Heat and Infra-Red Detection, with Particular Reference to the Pneumatic Detector. In: Review of Scientific Instruments. Band 18, Nr. 5, 1947, S. 347–356, doi:10.1063/1.1740948.
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Autor/Urheber:
Ehab Ebeid, originally Tls60
Golay_Cell_Schematic.png, Lizenz: CC BY 3.0
Schematic of a Golay cell. From "Infrared receptors in pyrophilous (“fire loving”) insects as model for new un-cooled infrared sensors" by D. Klocke, A. Schmitz, H. Soltner, H. Bousack and H. Schmitz, Beilstein Journal of Nanotechnology 2, 186-197 (2011), doi:10.3762/bjnano.2.22. Open Access article under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Converted to SVG format from original file through Inkscape.
(c) Holger Motzkau 2010, Wikipedia/Wikimedia Commons (cc-by-sa-3.0)
Golay cell with a Teflon lens, used as a THz detector at Stockholm University, Department of Physics. This description is disputed. It is more likely a LiTao3 crystal based detector. Please see File talk:Golay cell.jpg.
