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高灵敏度太赫兹检测器是太赫兹技术发展关键。Nb5N6microbolometer太赫兹检测器为用Nb5N6薄膜制备的微测辐射热计,具有常温工作、高灵敏度、高响应速度等特点,而且制备工艺简单、适合于大规模阵列。本文对常温Nb5N6microbolometer的结构、原理、性能做了研究和分析,根据Nb5N6microbolometer低噪声、高阻抗和高响应率的特性,为1×64阵列的Nb5N6microbolometer设计了高输入阻抗,低噪声的1×64通道读出电路。 为适应于小型化的使用要求,读出电路采用分模块设计方式。功能模块包括:直流偏置电路,可为1×64阵列的Nb5N6microbolometer提供0~0.5mA的可调偏置电流。信号放大电路,针对Nb5N6micorbolometer的高源阻抗、低噪声特性,选择低噪声集成运放LT1028通过阻抗变换和负反馈放大实现对微弱信号的放大作用。多路选通电路,结合数字电路和模拟电路,通过多路开关ADG732完成对阵列信号的并串转换后再进行二次放大。数据采集电路,采用嵌入式开发板Arduino DUE R3完成对信号的采样、模数转换和存储。 研制的64路低噪声读出电路的性能指标为:单通道输入阻抗高达100kΩ,通频带宽为35kHz。在通频带宽内稳定增益达59dB。电路具有优异的低噪声性能,在1kHz频点处,电路本体的等效噪声谱密度的噪底为6.4nV/Hz1/2,与Nb5N6microbolometer本征噪声相当。电路64个通道间的增益和噪声都具有较高的一致性,各通道增益的方差偏离度为8.6%。 搭建了准光学测试系统,将读出电路与阵列Nb5N6太赫兹检测器级联后进行了扫描检测实验,成功的用64阵列Nb5N6太赫兹检测器对280GHz和650GHz两个频段的太赫兹信号进行了直接扫描成像。