يمكن تصنيف أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء (IR) بشكل عام إلى فئتين رئيسيتين بناءً على آلية الكشف الخاصة بها:
1. أجهزة الكشف الحراري
تعمل هذه المستشعرات عن طريق امتصاص الأشعة تحت الحمراء، مما يُحدث تغييرًا في درجة حرارة عنصر الكشف. ويؤدي هذا التغيير في درجة الحرارة إلى تغيير قابل للقياس في بعض الخصائص الفيزيائية للمادة (مثل الجهد أو المقاومة أو السعة). تتميز هذه المستشعرات عمومًا باستجابة طيفية واسعة (حساسة لنطاق واسع من أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء)، ولكنها تميل إلى أن تكون أبطأ في زمن الاستجابة مقارنةً بكواشف الكم.
- أجهزة الاستشعار الكهروحرارية: الكشف عن تغيرات درجة الحرارة عبر التأثير الكهروحراري، مما يؤدي إلى توليد جهد كهربائي. هذا هو التصنيف أجهزة استشعار كهربائية حرارية ينتمي إلى.
- مجسات الثيرموبيل: يتكون من عدة أزواج حرارية موصولة على التوالي أو التوازي. يؤدي امتصاص الأشعة تحت الحمراء إلى فرق في درجة الحرارة، مما يولد جهدًا كهربائيًا عبر تأثير سيبك.
- مقياس الإشعاع الحراري/مقياس الإشعاع الحراري الدقيق: قياس التغير في المقاومة الكهربائية لمادة ما مع تغير درجة حرارتها نتيجة امتصاصها للأشعة تحت الحمراء. يُستخدم هذا الأسلوب عادةً في كاميرات التصوير الحراري.
2. كاشفات الكم (أو الفوتون)
تعتمد أجهزة الكشف الكمومية على التفاعل المباشر بين فوتونات الأشعة تحت الحمراء الساقطة والإلكترونات الموجودة داخل مادة أشباه الموصلات في جهاز الكشف. يُثير هذا التفاعل الإلكترونات، مُولِّدًا حاملات شحنة حرة (أزواج إلكترون-فجوة) يتم رصدها لاحقًا على شكل تغير في التيار أو الجهد. تتميز هذه الأجهزة عادةً بأوقات استجابة أسرع وحساسية أعلى من أجهزة الكشف الحرارية، إلا أن استجابتها الطيفية غالبًا ما تكون محدودة بنطاقات أطوال موجية محددة، وكثيرًا ما تتطلب تبريدًا لتحقيق الأداء الأمثل، خاصةً عند الأطوال الموجية الأطول.
- أجهزة الكشف الكهروضوئية (الثنائيات الضوئية): توليد جهد كهربائي عندما تُكوّن الفوتونات أزواجًا من الإلكترونات والفجوات بالقرب من وصلة pn.
- أجهزة الكشف الكهروضوئية: تتغير مقاومتها الكهربائية عندما تولد الفوتونات الممتصة حاملات شحنة حرة.
- أجهزة الكشف الكهروضوئية: تنبعث الإلكترونات من مادة الكاثود الضوئي عند اصطدامها بفوتونات ذات طاقة كافية (وهو أمر أقل شيوعًا في نطاق الأشعة تحت الحمراء النموذجي).
لذلك، فإن النوعين الأساسيين هما أجهزة الكشف الحرارية وأجهزة الكشف الكمومية، ويتم التمييز بينهما من خلال ما إذا كانت تستجيب لتأثير التسخين الناتج عن الأشعة تحت الحمراء أو التفاعل الكمومي للفوتونات الفردية.