Pyroelectric detectors for scanning thermal microscopy (SThM)

Als Rasterthermomikroskopie (engl. Scanning Thermal Microscopy, SThM) bezeichnet man eine Technik zur Messung der Temperaturverteilung an der Oberfläche sehr kleiner Gebiete. Ähnlich wie bei Spitzen für die Rastertunnel-bzw. Rasterkraftmikroskopie scannt bei der SThM ein miniaturiserter Temperatursensor die Oberfläche ab. Der vorliegende Band 22 der Dresdner Beiträge zur Sensorik untersucht nun erstmals die Verwendung von pyroelektrischen Sensoren für die Rasterthermomikroskopie, da sie die Vorteile der Infrarotmesstechnik mit denen der Abtastung nahe der Objektoberfläche kombiniert. Das Prinzip des pyroelektrischen SThM-Systems kann theoretisch durch eine Verkettung von fünf Teilsystemen beschrieben werden. Mit diesem Modell wird das dynamische Ansprechverhalten des Gesamtsystems für zwei einfache Temperaturprofile (Rechteckpulsfolge und Gaußkurven-Profil) berechnet. Umgekehrt werden verschiedene Entfaltungsmethoden angewandt, um die Temperaturprofile aus den Ausgangssignalen zu rekonstruieren. Das Verfahren wurde experimentell am Beispiel des Strahlungsprofiles eines Infrarot-Lasers und des Temperaturprofiles einer Zeile von stromdurchflossenen SMD-Widerständen erprobt. Der Einfluss der Abtastgeschwindigkeit, der Zeitkonstanten der Detektoren und der Detektorgröße wird experimentell und theoretisch untersucht.