Детектор инфракрасного излучения

Детектор инфракрасного излучения — Каким образом или прибором можно увидеть инфракрасное излучение? — 22 ответа

Детектор инфракрасного излучения



В разделе Наука, Техника, Языки на вопрос Каким образом или прибором можно увидеть инфракрасное излучение? заданный автором Joksi лучший ответ это Самый простой способ – через видеокамеру.Дажев обычном режиме инфракрасный светодиодможно проверить на работоспособность.(Увидетьсветит ли он).А в режиме “ночная съёмка” можно”видеть” даже слабое излучение.

Первоисточник Личный опыт.Проверено.

Ответ от Александр[гуру]тепловизор ом!
Ответ от Пользователь удален[эксперт]
Человек не сможет увидеть инфракрасного излучения, поскольку диапазон длин волн Ик излучения выходит за пределы диапазона электромагнитного излучения, воспринимаемого человеческим глазом.

Человек способен видеть лишь ближайшее ИК излучение. Но это совсем ничего. Ик излучение фиксируется детекторами.
Ответ от Коротеев Александр[гуру]Для начала – некоторые утверждают, что видят кожей. Ведь тепло мы чувствуем. Однако я слышал утверждение, что кожей можно “видеть” аж буквы на бумаге.

Правда сомневаюсь, что разница их нагрева из-за цвета может вообще улавливаться кожей, а тем более с достаточным разрешением…А именно увидеть – т. е. глазами – можно э/м излучение в оптическом диапазоне.Можно взять некоторый детектор и зафиксировать тепловое излучение.

Потом аппаратными и, возможно, программными средствами преобразовать сигнал так, чтобы он в конце стал видимым светом. Грубо говоря в конце будет телевизор, а посередине нечто, что преобразует сигнал так, как это нужно для конкретной цели.

А что же в начале?А в начале пироприёмник, , болометр (или микроболометр) , фотоэлектрический приёмник (или полупроводниковый прибор) и др.. .Пироприёмник реагирует на изменение освещения. А точнее на изменение своей температуты.

Там используются вещества с особыми свойствами – пироэлектрики – при изменении температуры на них появляется спонтанная поляризация.В полупроводниковых приборах возникает фототок при освещении.Болометры меняют своё сопротивление в зависимости от температуры.

Что именно применяется?Зависит от конкретного диапазона инфракрасного излучения, требуемого размера, быстродействия – в общем – от условий применения. Например с полупроводниками возникает трудность, поскольку требуется очень малый размер запрещённой зоны. А если надо сделать матрицу – тут вопрос малых размеров и быстродействия.Ответ, конечно, беглый, но по всему перечисленному можно найти УЙМУ информации в инете. Обо всём этом можно писать до хрена и больше.Если поискать.. .Вот, например, сайт:

ссылка

Там много написано про разные виды приёмников. В т. ч. то, что здесь не указано.

А по конкретному виду приёмника – можно сделать отдельный запрос.

Ответ от Leonid[гуру]”Инфракрасный” – слишком неконкретная характеристика. ИК начинается примерно с 0,7 микрона (там, где глаз перестаёт видеть) и заканчивается где-то на десятках микрон, так что там есть ближний ИК и дальний ИК, а иногда подразделяют и на более мелкие диапазончики. И в каждом из них ПРИНЦИПИАЛЬНО разная техника регистрации излучения и получения изображения. Так что неплохо бы уточнить – какое именно ИК излучение имеется в виду.Если это ближний ИК – то достаточно обычного кремния. Стандартные ПЗС и КМОП датчики, если не ставить фильтры ИК отсечки, чувствительны примерно до 1 – 1,05 микрона. Обычно именно этот диапазон и называют ближним. Есть специальные конструкции ПЗС с диодами Шоттки, которые чувствительны до 2,5 мк. В таких системах используется германиевая оптика – обычное стекло уже не пропускает излучение этих длин волн. Ну а если надо дальше – то это уже очень специальные и очень сложные устройства. Вплоть до того, что для “теплового ИК” (микронного диапазона) иногда приходится охлаждать жидким азотом даже ОБЪЕКТИВЫ, не говоря уж о самих приёмниках.Из приборов для приёма ИК изображения в дальнем ИК (тепловое изображение) используются пировидиконы или приёмники на микроболометрах. В пировидиконах регистрируется изменение электрических свойств мишени под действием температуры, в остальном их конструкция напоминает видиконы (электронно-лучевая трубка). В микроболометрах применяется матрица приёмников тепловой энергии (болометр), в которых может, например, меняться ёмкость или иные физические характеристики каждого элементика, и имеется подложка со схемой коммутации индивидуальных элементов.

Для среднего ИК существуют охлаждаемые приёмники на узкозонных полупроводниках А3В5 (антимонид индия, например) или А2В6, но это тоже достаточно специальная техника. Как правило, представляют собой матрицу фототранзисторов или (чаще) фоторезисторов и регистры коммутации для формирования развёртки (одномерной или двумерной).

Ответ от Dims[гуру]
Например, прибором “ночного видения”. Они обычно основаны на восприятии именно ближнего инфракрасного излучения.
Ответ от Дядя Саша[гуру]
В фирмах, продающих системы охраны есть дверные ИК камеры с подсветкой. Не особо дорого.

Источник: http://22oa.ru/detektor-infrakrasnogo-izlucheniya/

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Детекторы инфракрасного излучения, используемые в абсорбционной спектроскопии [3], можно разбить на две большие группы: 1) так называемые термические детекторы, действие которых основано на измерении тепловых эффектов, возникающих под действием суммарной энергии большого числа падающих фотонов, и 2) фотонные детекторы, полупроводниковые устройства, в которых электрон может поглотить квант ИК-излучения и перейти из валентной зоны в зону проводимости, внося свой вклад в электропроводность. В целом фотонные детекторы обладают быстрой реакцией и более чувствительны, однако интервал длин волн их ограничен, и, кроме того, они действуют при температуре жидкого азота или ниже. Термические детекторы, напротив, применимы в широком интервале длин волн и не требуют охлаждения, но они инерционны и относительно мало чувствительны. За исключением детектора с внутренним фотоэффектом из PbS, который широко применяется в ближней ИК-области при комнатной температуре, фотонные детекторы редко используются в лабораторных спектрофотометрах и далее не обсуждаются.  [1]

Наиболее распространенным видомдетектора инфракрасного излучения является термисторный болометр.  [3]

Исследователи из России и США изобрелиуникальный детектор инфракрасного излучения, способный регистрировать даже единичный фотон в диапазоне 3 – Й0 мкм и имеющий быстродействие до 25×109 импульсов в секунду. Основой прибора является тонкий слой сверхпроводящего нитрида ниобия.

Электрон, поглотивший фотон, приобретает большую энергию и передает ее другим электронам, вызывая своеобразный каскад. При этом материал на очень короткое время теряет свои сверхпроводящие свойства, что фиксируется по изменению его электрического сопротивления.

В отличие от других ИК-детекторов, при поглощении излучения нагреваются лишь электроны, а не кристаллическая решетка, поэтому детектор способен очень быстро возвращаться в исходное состояние, что и объясняет его быстродействие.

Новый детектор может найти полезные применения в астрономических приборах и в компьютерной технике.  [4]

Использование InSb в качестве чувствительного материала длядетекторов инфракрасного излучения является одним из последних достижений в этой области.  [5]

Важной областью применения полупроводников является использование их в качестведетекторов инфракрасного излучения. Изготовляются такие детекторы в основном из PbS, PbSe, РЬТе, а с недавних пор из InSb.  [6]

Нерастворимые в воде кристаллы; сегнетоэлектрик; материал длядетекторов инфракрасного излучения в оптоэлектронных приборах.  [7]

Другое важное применение процесса сложения частот связано с возможностью созданиячувствительных и малоинерционных детекторов инфракрасного излучения.

Если в видимой области ( А 500 нм) фотоумножители позволяют регистрировать потоки порядка ста фотонов в 1 с, то в области – 10 мкм для надежной регистрации существующими приемниками необходимы потоки порядка 108 фотонов в 1 с.

Поэтому возможность преобразования инфракрасного излучения в видимое даже с относительно невысокой эффективностью представляется чрезвычайно привлекательной.  [8]

Примером применения малой ширины запрещенной зоны может служить использование InSb в качестведетектора инфракрасного излучения.  [9]

С другой стороны, для полос пропускания, применяемых на практике, большинстводетекторов инфракрасного излучения обычно имеют ограничения, связанные с темновым током.  [10]

Полимерные полупроводники могут применяться в качестве чувствительного элемента при измерении мощности сверхвысокочастотных колебаний; в качестве выпрямителей тока; для термоэлектрических установок при использовании солнечной энергии и тепла ядерных реакторов; в качестве детекторов радиации ( радиационнодетекторных устройств, использующих ядерную энергию, счетчиков излучения и др.); вдетекторах инфракрасного излучения в телевидении; в магнитной аппаратуре – ферроэлектрических установках, сопротивлениях микрофонных элементов и пр.  [11]

Наиболее чувствительными детекторами инфракрасного излучения являются полупроводники, в которых падающее излучение в результате квантового взаимодействия создает носители заряда.  [13]

Как и индий, таллий образует с мышьяком, сурьмой и германием соединения с полупроводниковыми свойствами. Сульфид таллия, подобно арсениду индия, может служитьдетектором инфракрасного излучения.  [14]

Параллельно с исследованием проб на установке АН-29, проводились работы на анализаторе CS-46 LECO.

Принцип действия его основан на определении количества продуктов сгорания образца при помощидетектора инфракрасного излучения.

Сжигание пробы металла производится в индукционной печи в токе кислорода при температуре 2170 К. Точность определения составляет – 1 % от общего содержания углерода в пробе.  [15]

Страницы:      1    2    3

Источник: http://www.ngpedia.ru/id664415p1.html

ПОИСК

    Инфракрасная спектроскопия — широко применяемый аналитический Метод имеется большой выбор приборов различной степени сложности. В принципе все они имеют источник, который обычно включает в себя лампу накаливания. Излучение разлагается при помощи монохроматора.

Затем при выбранных частотах измеряется интенсивность света с помощью детектора — как до прохождения через образец, так и после него. Большинство приборов автоматически строят спектраль- [c.151]
    Детекторы.

Детекторы инфракрасного излучения, используемые в абсорбционной спектроскопии [3], можно разбить на две большие группы I) так называемые термические детекторы, действие которых основано на измерении тепловых эффектов, возникающих под действием суммарной энергии большого числа падающих фотонов, и 2) фотонные детекторы, полупроводниковые устройства, в которых электрон может поглотить квант ИК-излучения и перейти из валентной зоны в зону проводимости, внося свой вклад в электропроводность. В целом фотонные детекторы обладают быстрой реакцией и более чувствительны, однако интервал длин волн их ограничен, и, кроме того, они действуют при температуре жидкого азота или ниже. Термические детекторы, напротив, применимы в широком интервале длин волн и не требуют охлаждения, но они инерционны и относительно мало чувствительны. За исключением детектора с внутренним фотоэффектом из РЬ5, который широко применяется в ближней ИК-области при комнатной температуре, фотонные детекторы редко используются в лабораторных спектрофотометрах и далее не обсуждаются. [c.101]

Читайте также:  Взлом wi-fi

    В видимой области можно применять любой бесцветный растворитель. Легко доступные метанол, этанол, диоксан и хлороформ имеют в ближней ультрафиолетовой области пределы пропускания до 240 ммк. Чистые насыщенные углеводороды, такие, как я-гексан и циклогексан, пропускают при более коротких длинах волн, и их можно использовать в тонких слоях вплоть до 175 ммк. Хотя интенсивности ультрафиолетовых полос изменяются в широких пределах, наиболее полезные для структурных исследований полосы имеют 8 10 000, Т. е. почти на два порядка больше, чему инфракрасных полос. Поэтому применяются весьма разбавленные растворы, так как если г = 10 , то при концентрации 10 моль1л оптическая плотность раствора в кювете толщиной 1 см составляет 1,0—величину, удобную для измерений. Для измерений необходим объем раствора 1 мл, так что обычно бывает достаточно 0,1 миллимоля вещества это весьма важно, особенно когда в распоряжении имеются очень небольшие количества природного продукта. Кюветы, обычно толщиной от 0,1 до , Осм, помещают между монохроматором и детектором. При таком расположении не происходит фотохимического разложения под действием излучения водородной лампы. В инфракрасной спектроскопии поступают иначе, помещая образец между источником и монохроматором. [c.189]

    Теперь мы обсудим некоторые проблемы, связанные с получением спектров очень узких образцов, например волокон. Если волокно помещено в месте первого изображения выходной щели, а изображение щели шире, чем образец, то только часть светового потока будет проходить через волокно.

Другая часть потока, проходящая сбоку от образца, может быть срезана регулируемой диафрагмой на втором изображении, и, таким образом, паразитное излучение не попадет на детектор. Но есть и другие источники паразитного излучения. Размеры образца часто сравнимы с длиной волны излучения, поэтому некоторая часть света дифрагирует на образце без поглощения.

Кроме того, часть паразитного излучения может попадать на детектор из-за несовершенств оптической системы. Паразитное излучение приводит к тому, что интенсивность полосы оказывается заниженной. Этот эффект назван поэтому спектральным разбавлением [13, 19]. Его можно уменьшить, сужая диафрагму и щель монохроматора, но это также понизит общее количество энергии, попадающей на детектор.

Энергию можно увеличить, используя монохроматор с низкой дисперсией (например, с призмой СзВг в области 2—8 мк), несколько пожертвовав разрешением.

В конечном итоге при работе с монохроматором, имеющим высокую дисперсию (высокое разрешение), необходима широкая щель, и интенсивность полосы поглощения уменьшается из-за спектрального разбавления при работе с монохроматором, имеющим низкую дисперсию, полосы ослабляются из-за недостаточного разрешения.

Поэтому для каждого отдельного случая существует оптимальное разрешение , которое приводит к максимальной интенсивности полосы поглощения. Такой вывод противоположен тому, что имеет место в обычной инфракрасной спектроскопии, где самый лучший спектр (наименьшая деформация полосы поглощения) получается при работе с монохроматором, дающим самое высокое разрешение. Для иллюстрации этого явления в табл. 29 приведены некоторые данные, взятые из работы Бона [13]. [c.239]

    Молекулярные спектры, как правило, наблюдаются в поглощении. Так, например, в инфракрасной спектроскопии пучок инфракрасного излучения, испускаемый телом, нагретым до красного каления, проходит через образец исследуемого вещества и затем разлагается с помощью призмы или решетки.

Призма должна быть прозрачной по отношению к излучению для работы в инфракрасной области обычно используют призмы и окошки из МаС1 или КВг. Разложенный пучок попадает затем на детектор, в котором порознь исследуется каждая небольшая часть спектра.

Чем меньше тэ часть спектра, которая падает на детектор в данный момент времени, тем выше разрешающая способность прибора.

Детектор обнаруживает, что отдельные части непрерывного спектра от источника оказываются ослабленными по сравнению с другими, и частоты этих ослабленных областей соответствуют частотам поглощения молекулы. [c.38]

    Спектры в видимой и УФ-областях не очень четко выpa> eны и обычно имеют мало максимумов и минимумов. Поэтому их использование для характеристики органических соединений весьма ограничено. Значительный успех молекулярной спектроскопии был обусловлен открытием ИК-области спектра. Благодаря дальнейшему развити.

ю термоэлементов, явившихся детекторами термоизлучения, эта область спектроскопии стала более чувствительной последнее увеличило разрешающую способность монохроматоров. Инфракрасная область простирается от красного конца видимой части спектра до области коротких электромагнитных волн.

Интервал от 0,75 до 3-10- м обозначают как область близкого ИК-излу-чения, интервал от 3 до 40 10 м как область среднего, а выше этих величин волн — область далекого ИК-излучения. Поглощение в близкой и средней областях основано на совпадении частоты колебания молекул с частотой колебания волн этой области.

В интервале дальнего ИК-излучения вращательное движение молекул происходит вокруг осей главного момента инерции. [c.198]

Основы аналитической химии Часть 2 (1979) — [ c.2 , c.130 ]

Детектор инфракрасный

Детекторы излучения

Инфракрасная спектроскопи

Спектроскопия инфракрасная

© 2018 chem21.info Реклама на сайте

Источник: http://chem21.info/info/783002/

Приборы ИК-диапазона

Инфракрасный (ИК) диапазон – это диапазон излучения электромагнитных волн от 0.78 до 1000 мкм.

ИК поддиапазоны:

  • Ближний ИК (англ. near IR, сокращённо NIR ): 0.78 – 1 мкм;
  • Коротковолновый ИК (англ. short wavelength IR, сокращённо SWIR ): 1 – 3 мкм;
  • Средневолновый ИК (англ. medium wavelength IR, сокращённо MWIR ): 3 – 6 мкм;
  • Длинноволновый ИК (англ. long wavelength IR, сокращённо LWIR ): 6 – 15 мкм;
  • Сверхдлиннволновый ИК (англ. very long wavelength IR, сокращённо VLWIR ): 15 – 1000 мкм.

Инфракрасный спектральный диапазон 0,78 – 3 мкм применяется в ВОЛС (сокр. от волоконно-оптическая линия связи), приборах внешнего наблюдения за объектами и аппаратуре для проведения химического анализа. В свою очередь все длины волн начиная с 2 мкм и заканчивая 5 мкм используются  в пирометрах, и газовых анализаторах, контролирующих уровень загрязнения в конкретной среде.

Интервал 3 – 5 мкм более подходит для систем, регистрирующих изображения объектов, с высокой собственной температурой или же в применениях где требование к контрасту предъявляются выше чем к чувствительности. Очень популярный для спецприменений спектральный диапазон  8 – 15 мкм в основном используется там, где необходимо увидеть и распознать любые объекты, находящиеся в тумане.

Все ИК-приборы разрабатываются в соответствии с графиком пропускания ИК излучения, который приведён ниже.

Окна прозрачности в атмосфере для ИК диапазона

Существует два типа ИК детекторов:

    • Фотонные. Чувствительные элементы состоят из полупроводников различных типов, а так же могут включать в свою структуру различные металлы, принцип их работы основан на поглощении фотонов носителями заряда, в результате чего изменяются электрические параметры чувствительной области, а именно: изменение сопротивления, возникновение разности потенциалов, фототока и др. Данные изменения могут быть зарегистрированы измеряющими схемами, сформированными на подложке, где расположен сам сенсор. Сенсоры обладают высокой чувствительностью и высокой скоростью отклика.

  • Тепловые. ИК излучение поглощается чувствительной областью сенсора, нагревая её до некоторой температуры, что приводит к изменению физических параметров. Данные отклонения которые могут быть зарегистрированы измеряющими схемами, выполненными непосредственно на одной подложке с фоточувствительной областью. Описанные выше типы датчиков имеют высокую инерционность, значительное время отклика и относительно низкую чувствительность, в сравнении с фотонными детекторами.

По типу используемого полупроводника датчики разделяются на:

  • Собственный (нелегированный полупроводник с равной концентрацией дырок и элеткронов).
  • Примесный (легированный полупроводник n- или p-типа).

Основным материалом всех фоточувствительных сенсоров является кремний или германий, которые могут быть легированы различными примесями бора, мышьяка, галлия и др.

Примесный фоточувствительный датчик схож с собственным детектором, с той лишь разницей что носители с донорных и акцепторных уровней могут перемещаться в зону проводимости преодолевая более низкий энергетический барьер, вследствие чего данный детектор может работать с более короткими длинами волн, чем собственный.

Типы конструкций детекторов:

Фотовольтаический.

Под воздействием ИК излучения в электронно-дырочном переходе возникает фотовольтаический эффект: фотоны с энергией, превышающей ширину запрещённой зоны, поглощаются электронами, в результате чего они занимают места в зоне проводимости, способствуя тем самым возникновению фототока. Детектор может быть выполнен на основе как примесного так и собственного полупроводника.

Фоторезистивный.

  Чувствительным элементом сенсора является полупроводник, принцип работы данного датчика основан на эффекте изменения сопротивления проводящего материала под воздействием ИК излучения.

Свободные носители заряда, генерируемые фотонами в чувствительной области, приводят к уменьшению её сопротивления. Сенсор может быть выполнен на основе как примесного так и собственного полупроводника.

Фотоэмиссионный, он же «детектор на свободных носителях» или на барьере Шоттки.

; Чтобы избавиться от необходимости глубокого охлаждения примесных полупроводников, и в некоторых случаях достичь чувствительности в более длинноволновом диапазоне, существует третий тип детекторов, называемых фотоэмиссионными.

В датчиках данного типа металлическая или металло-кремниевая структура покрывает примесный кремний. Свободный электрон, который образуется в результате взаимодействия с фотоном, попадает из проводника в кремний. Преимуществом такого детектора является отсутствие зависимости отклика от характеристик полупроводника.

Фотодетектор на квантовой яме. Принцип действия схож с примесными детекторами, в которых примеси используются для изменения структуры запрещённой зоны. Но в данном типе детектора примеси сконцентрированы в микроскопических областях где ширина запрещенной зоны  значительно сужена. Образованная таким образом «яма» называется квантовой.

Регистрация фотонов происходит, за счет поглощения и образования зарядов в квантовой яме, которые затем вытягиваются полем в другую область. Такой детектор намного чувствительнее по сравнению с другими типами, так как целая квантовая яма – это не отдельный атом примеси, а от десяти до ста атомов на единице площади.

Благодаря этому можно говорить о достаточно высокой эффективной площади поглощения.

Термопары. Основным элементом данного устройства является контактная пара двух металлов с различной работой выхода, в результате чего на границе возникает разность потенциалов. Это напряжение пропорционально температуре контакта.

Пироэлектрические детекторы изготовлены с использованием пироэлектрических материалов и принцип работы которых основан на возникновении заряда в пироэлектрике при прохождении через него теплового потока.

Микробалочные детекторы. Состоит из микробалки и проводящего основания, которые выполняют роль обкладок конденсатора, микробалка сформирована из двух плотно соединённых металлических частей, имеющих разные коэффициенты теплового расширения. При нагреве балка изгибается и изменяет ёмкость структуры.

Читайте также:  Автомат, включающий нагрузку по свистку на pic

Болометры (Терморезисторы) состоят из терморезистивного материала, в основе принципа работы данного сенсора поглощение ИК излучения материалом чувствительного элемента, что приводит к увеличению его температуры, что в свою очередь вызывает изменение электрического сопротивления. Есть два пути снятия информации: измерение тока, протекающего в чувствительной области, при постоянном напряжении и измерение напряжения при постоянном токе.

Основные параметры

Чувствительность – отношение изменения электрической величины на выходе приёмника излучения, вызванного падающим на него излучением, к количественной характеристике этого излучения. В/лк-с.

Интегральная чувствительность – чувствительность к немонохроматическому излучению заданного спектрального состава. Измеряется в А/лм.

Спектральная чувствительность –  зависимость чувствительности от длины волны излучения.

Обнаружительная способность – величина обратная величние минимального потока излучения, который вызывает на выходе сигнал, равный собственному шуму. Она обратно пропорциональна квадратному корню из площади примёмника излучения. Измеряется в 1/Вт.

Удельная обнаружительная способность – Обнаружительная способность умноженная на корень квадратный из произведения полосы частот в 1 Гц и площадь в 1 см2. Измеряется в см*Гц1/2/Вт.

Время отклика – время, необходимое для установления сигнала на выходе, соответствующего входному воздействию. Измеряется в миллисекундах.

Рабочая температура – максимальная температура сенсора и окружающей среды, при которой сенсор имеет возможность правильно выполнять свои функции. Измеряется в °C.

Параметр Фотонный детектор Тепловой детектор
Чувствительность Высокая Низкая
Интегральная чувствительность Средняя Высокая
Спектральная чувствительность Узкая и избирательная Широкая и однородная
Время отклика Малое Значительное
Рабочая температура Криогенная Комнатная
Стоимость Высокая Низкая
Прочие требования Система охлаждения Затвор

Применение.

  • Космические системы наблюдения;
  • Система обнаружения стартов МБР;
  • В бесконтактных термометрах;
  • В датчиках движения;
  • В ИК спектрометрах;
  • В приборах ночного видения;
  • В головках самонаведения;

Источник: http://www.npk-photonica.ru/content/products/ir-devices

Чувствительный элемент детектора инфракрасного излучения

Изобретение относится к полупроводниковым материалам, нашедшим широкое применение в фотоприемниках, которые используются в оптоэлектронике, микроэлектронике и радиоэлектронике.

В приборах, работающих в инфракрасном диапазоне электромагнитного излучения, как правило, используют первичные измерительные преобразователи, чувствительный элемент которых выполнен на основе так называемых узкозонных полупроводников.

Принцип действия подобных преобразователей основан на соответствии энергии облучающей волны энергии активации полупроводника. Подобные полупроводники создают на базе различных твердых растворов.

К ним можно отнести твердые растворы КРТ и СОТ (кадмий-ртуть-теллур и свинец-олово-теллур).

Проведенные исследования позволяют утверждать, что не только в традиционных соединениях возможно детектирование инфракрасного излучения. Для этих целей можно применять материал, ранее не использовавшийся в этой области. Результаты проведенных исследований дали возможность создания детектора инфракрасного излучения на базе твердого раствора Cd1-xSnxS.

В качестве аналога был выбран твердый раствор, описанный в авторском свидетельстве “Фоторезистор на основе твердого раствора GaSexTe1-x, где x=(0,05÷0,35), (0,7÷0,95)” SU, 824837 А, 1976 г.

Недостатком рассматриваемого решения является узкий диапазон принимаемого излучения и непригодность работы чувствительного элемента в дальней инфракрасной области.

В качестве прототипа выбран твердый раствор Hg(1-x)CdxTe, являющийся классическим для использования при детектировании электромагнитного излучения инфракрасного спектра.

Его свойства описаны во многих работах, например Физические основы полупроводниковой инфракрасной фотоэлектроники. Современные тенденции, новые материалы / А.В.Любченко, Е.А.Сальков, Ф.Ф.Сизов. – Киев: Наукова думка, 1984 – 256 с.

Чувствительные элементы на основе данного твердого раствора обладают высокой чувствительностью к инфракрасному излучению.

Недостатком чувствительных элементов, изготовленных из известного материала, является то, что они имеют область спектральной чувствительности до 10 мкм, что не дает возможности применения этих устройств в дальней инфракрасной области. Также технология производства данного материала связана с использованием в высшей степени ядовитых и взрывоопасных веществ.

Технической задачей предлагаемой разработки является расширение диапазона принимаемого излучения и упрощение технологии производства чувствительного элемента.

Данная техническая задача заключается в изучении свойств и разработке технологии производства чувствительного элемента на базе твердого раствора Cd1-xSnxS при x=0,1÷0,66.

Такие детекторы имеют широкую область спектральной чувствительности (8÷12,5) мкм и фоточувствительность, не уступающую традиционным твердым растворам. Чувствительный элемент получали сплавлением сульфидов кадмия и олова в стехиометричном соотношении в вакууммированных кварцевых ампулах до 10-4 мм рт.ст.

при 700°С в течение 3 часов. Синтезированный твердый раствор испаряли в вакууме взрывным методом на керамическую подложку при температуре испарителя 1000°С.

Экспериментально установлено, что стабильными механическими и электрическими свойствами обладает слой толщиной в интервале от 0,3 до 0,7 мкм.

С целью получения максимальной чувствительности и величины кратности фототока RT/RC (сопротивление затемненного и освещенного образцов соответственно) была выбрана толщина чувствительного элемента 0,3 мкм, так как в данном случае удельное электросопротивление слоя наибольшее.

Анализ экспериментальных данных позволяет утверждать, что на базе твердого раствора Cd1-xSnxS можно создавать чувствительные элементы для приборов, работающих в инфракрасном спектре в диапазоне длин волн 8-13 мкм.

Основные характеристики чувствительного элемента на базе Cd0,4Sn0,6S, предназначенного для регистрации волн с длиной 12-13 мкм, приведены в таблице.

Чувствительный элемент детектора инфракрасного излучения в виде тонкой пленки твердого раствора, полученной вакуумным испарением, отличающийся тем, что в качестве материала твердого раствора использован Cd1-xSnxS при х=0,1÷0,66, а пленка использована толщиной от 0,3 до 0,7 мкм.

Источник: http://www.FindPatent.ru/patent/230/2309486.html

Рынок неохлаждаемых инфракрасных датчиков

Образцы

Терминология и определения

Тепловизор – устройство, которое преобразует инфракрасное излучение (ИК) исследуемого объекта в видимое изображение.
Основные составляющие инфракрасной камеры:

Камера Внутреннее содержимое ИК-камеры(электроника и инфракрасный объектив) Датчик(неохлаждаемая инфракрасная матрица) Пиксель (любой датчик – это матрица, состоящая из нескольких тысяч пикселей)

Абсорбер

Термометр

Поглощающее тепловые волны устройство

Кремниевый преобразователь тепловых волн в электрические сигналы

Видео сигнал

Внутреннее содержимое датчика представляет собой модуль, состоящий из детектора ИК излучения, электроники и специальных линз, если необходимо.
Детектор также иногда называют неохлаждаемой матрицей или ИК-датчиком.

Производители выпускают датчики различных размеров (от 1024 x 768 до 47 x 47) и плотности пикселей (обычно от 17 до 40)

Обзор рынка инфракрасных детекторов

  1. Обзор рынка
  2. Отчет о неохлаждаемых камерах и детекторах, которые работают в длинноволновой части инфракрасного спектра. Спрос на эти устройства среди  гражданских и военных потребителей.

  3. Описание технологий и потребительского рынка устройств, работающих в диапазоне коротких и средних инфракрасных волн
  4. Рыночное исследование производится на период с 2009 по 2016 годы, цены в долларах (курс – 1,3 доллар за 1 евро).

  5. Методология:
  6. Обзоры и исследования были подготовлены на основе:
  7. Первичных источников информации: интервью с сотрудниками компаний, формирующих стоимость (производители матриц, производители камер, продавцы камер, конечные потребители).

  8. Вторичных источников информации: конференции, web сайты, новости…
  9. Все данные, графики, таблицы и расчеты в данном обзоре основаны на исследованиях Yole.

Изменения 2011 года в сравнении с отчетом 2010

  1. Полный анализ рынка и обновленный прогноз коммерческого и военного применения устройств.
  2. Анализ использования инфракрасных датчиков в военной промышленности относительно сферы их применения (тепловые системы наведения, транспортные устройства ночного видения, персональные приборы ночного видения, удаленные огневые точки, другое).
  3. Последние новости в отрасли и анализ выхода на рынок новых участников.

Ик технология

Диапазон излучения

Спектр волн инфракрасного излучения расположен между областью коротких и областью длинных волн ИК излучения (между ними – область ИК излучения средних волн). Волновое излучение каждой части спектра несет в себе различную информацию и используется определенной частью рынка потребителей этих устройств.:

  1. Диапазон коротких и средних волн ИК спектра используется в камерах наблюдения (необходим источник ИК излучения), при построении термограмм высоких температур, анализе различных материалов.
  2. Диапазон средних волн ИК спектра используется при построении термограмм, в оборудовании пассивного наблюдения, анализе различных материалов.
  3. Длинные волны инфракрасного излучения используются при построении термограмм и в различных приборах наблюдения и обнаружения (в данном случае не требуется источник ИК излучения)

Прогноз рынка неохлаждаемых инфракрасных детекторов

Общее количество неохлаждаемых термовизоров (ед.)

Всего армейского образца Всего гражданского образца

Основные производители инфракрасных неохлаждаемых камер

Оборудование для получения термограмм Оборудование наблюдения общедоступного пользования Оборудование  наблюдения для ВПК
Универсальные компании
Количество участников рынка 20 50 30

Анализ рынка ИК камер

Рынок ИК камер
термограммы видео-наблюдение Военная промышленность
Профи- лактическое тех-обслуживание видео-наблюдение/CCTV Тепловые системы наведения
Проверка зданий и сооружений Автомобильные камеры Транспортные армейские приборы ночного видения
Другие термограммы пожаротушение Персональные армейские приборы ночного видения
судостроение Огневые точки
Другое другое

Падение цен на устройства FLIR и Fluke:

Кривая снижения цен

Сегодня, в битве за снижение цен на устройства, побеждает Flir. Но Fluke не желает отставать в этой борьбе.

Видеонаблюдение CCTV

Цена на камеры видеонаблюдения приближается к стоимости тепловизоров

Цены на камеры видеонаблюдения идут по тому же пути, что и цены на тепловизоры Бизнес класс камер видеонаблюдения Бюджетный класс камер наблюдения

Бюджетный класс тепловизоров

Продажи автомобильных камер FLIR (ИК диапазон):

Прогноз на 2013 г. Прогнозируемый объем продаж и стоимость

Источник: FLIR

Основные игроки рынка военных ИК-систем

Основные участники рынка ИК-систем для нужд ВПК и их положение на рынке.

Тепловые системы наведения Оборудование видеонаблюдения Персональные приборы ночного видения Удаленные огневые точки другое
2 1 2
1 2 1 1
Другие производители военного оборудования

Территориальное распределение участника рынка микроболометров.

Технологии производства микроболометров: a-Si (на основе аморфного кремния), VOx (на основе оксида ванадия), другие (R&D)

Техническая эволюция микроболометров

Технологическое развитие мироболометров происходит сразу на 4 уровнях: ИК оптика, ROIC интеграция и на уровне пикселей

Основные причины заключаются в сокращении затрат на производство и повышении уровня интеграции устройств.

На уровне ИК оптики:

  1. Улучшение характеристик линз
На уровне пакетирования:

  1. Пакетирование на уровне матрицы
  2. Пакетирование на уровне пикселей.
На уровне пикселей:

  1. Уменьшение размера одного пикселя
  2. Применение новых материалов (отличных от VOx, aSi)
  3. Новые разработки и технологии
На уровне интеграции:

  1. Интеграция технологий
  2. 3D TSV
  3. Новые функции встроенного ПО (компенсация температур, измерение температуры в одной точке)

«Дорожная карта» микроболометров

Источник: http://teplovizo.ru/rynok-neohlazhdaemyh-infrakrasnyh-datchikov.htm

детектор ИК-излучения – это… Что такое детектор ИК-излучения?

  • детектор ионизирующего излучения — Ндп. датчик Чувствительный элемент средства измерений, предназначенный для преобразования энергии ионизирующего излучения в другой вид энергии, пригодный для регистрации или дальнейшего преобразования и (или) измерения одной или нескольких… …   Справочник технического переводчика
  • Детектор переходного излучения — (ДПИ), Transition Radiation Detector (TRD)  детектор быстрых заряженных частиц, который регистрирует переходное излучение, испускаемое релятивистской частицей при пересечении ею границы раздела сред с различной диэлектрической проницаемости …   Википедия
  • Детектор ионизирующего излучения — Radiation detector чувствительный элемент средства измерений, предназначенный для регистрации ионизирующего излучения. Его действие основано на явлениях, возникающих при прохождении излучения через вещество. Термины атомной энергетики. Концерн… …   Термины атомной энергетики
  • детектор гамма-излучения — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN gamma ray [gamma sensitive radiation] detector …   Справочник технического переводчика
  • детектор нейтронного излучения — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN neutron sensitive radiation detector …   Справочник технического переводчика
  • детектор инфракрасного излучения — infraraudonosios spinduliuotės detektorius statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. infrared detector; IR detector vok. Infrarot Detektor, m rus. детектор инфракрасного излучения, m pranc. détecteur d infrarouges, m …   Radioelektronikos terminų žodynas
  • детектор ультрафиолетового излучения — ultravioletinės spinduliuotės detektorius statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. ultraviolet detector vok. Ultraviolettdetektor, m rus. детектор ультрафиолетового излучения, m pranc. récepteur d ultraviolet, m …   Radioelektronikos terminų žodynas
  • детектор альфа-излучения — alfa spinduliuotės detektorius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Detektorius alfa spinduliuotei aptikti. atitikmenys: angl. alpha radiation detector vok. Alphastrahlendetektor, m; Detektor für Alphastrahlung, m rus.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
  • детектор бета-излучения — beta spinduliuotės detektorius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Detektorius beta spinduliuotei aptikti. atitikmenys: angl. beta radiation detector vok. Beta Strahlungsdetektor, m rus. детектор бета излучения, m pranc.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
  • детектор ионизирующего излучения — jonizuojančiosios spinduliuotės detektorius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas jonizuojančiajai spinduliuotei aptikti ir jos energijai pakeisti kitų rūšių energija, kurią būtų galima registruoti ir (arba) matuoti …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
  • детектор гамма-излучения — gama spinduliuotės detektorius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Detektorius gama spinduliuotei aptikti. atitikmenys: angl. gamma radiation detector vok. Gamma Strahlungsdetektor, m rus. детектор гамма излучения, m pranc …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
Читайте также:  Самодельные радиаторы для полупроводниковых приборов

Источник: https://dic.academic.ru/dic.nsf/eng_rus/74572/%D0%B4%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80

Детекторы ИК-излучений

Тепловые ИК детекторы первоначально использовались для определения ИК из­лучений среднего и дальнего ИК диапазонов и для проведения бесконтактных температурных измерений, которые в течение последних 60 лет стали называться пирометрическими.

Это название произошло от греческого слова риr, обозначаю­щего огонь. Соответствующие термометры получили название пирометров. В на­стоящее время бесконтактные методы измерения температуры используются очень широко: от определения минусовых температур до детектирования температуры различных пламен.

Поэтому такие методы получили название радиационной тер­мометрии.

Типовые ИК бесконтактные датчики температуры состоят из следующих частей:

1. Чувствительного элемента, реагирующего на электромагнитные излуче­ ния ИК диапазона. Основными требованиями, предъявляемыми к нему, являют­ ся: быстродействие, воспроизводимость, высокая чувствительность и хорошая

долговременная стабильность.

2. Опорной конструкции, поддерживающей чувствительный элемент и обес­ печивающей доступ к нему излучения. Конструкция должна обладать низкой теп­

лопроводностью для снижения тепловых потерь.

3. Корпуса, защищающего чувствительный элемент от воздействия окружа­ ющей среды. Корпус должен быть герметичным. Его часто заполняют сухим воз­

духом или инертным газом (аргоном или азотом)

4. Защитного окошка, прозрачного для излучения исследуемого диапазона длин волн. На поверхность окна часто наносят специальное покрытие с целью улучшения его пропускающей способности для волн определенной длины и филь­

трации излучений нежелательного диапазона спектра.

В областях, лежащих ниже среднего ИК диапазона спектра, чувствитель­ность тепловых детекторов гораздо ниже, чем у квантовых датчиков. Их прин­цип действия основан на превращении теплового излучения в тепло с последу­ющим преобразованием уровня тепла или теплового потока в электрический сигнал, для чего применяются традиционные методы тепловых измерений.

Для детектирования теплового излучения подходит практически любой датчик тем­пературы. Однако из уравнения (3.133) главы 3 видно, что поток ИК волн, по­глощенный тепловым детектором, пропорционален геометрическому фактору А, который при равномерном пространственном распределении излучения ра­вен площади чувствительного элемента датчика.

Например, если датчик тепло­вых излучений, обладающий идеальной поглощающей способностью и площа­дью чувствительного элемента 5 мм2, находящийся при температуре 25°С, по­местить внутрь камеры с температурой 100°С, он получит мощность излучения, равную 3.25 мВт.

Температура датчика будет расти до тех пор, пока не наступит состояние теплового равновесия между ним и окружающей средой. Как быстро

это произойдет, зависит, главным образом, от теплоемкости датчика. Следует отметить, что на практике температура чувствительного элемента никогда не становится равной температуре исследуемого объекта. Реальный датчик, в от­личие от идеального, обладает далеко не идеальным теплообменом с источни­ком тепла.

Хотя между объектом и чувствительным элементом происходит теп­лопередача за счет радиационного излучения, значительная часть тепла уходит на прогрев опорной конструкции, проводов, гравитационную конвекцию и че­рез паразитные излучения.

Поэтому равновесная температура будет находиться где-то между температурой объекта и исходной температурой теплового детек­тора.

Все тепловые детекторы излучений можно разделить на два класса: пассив­ные ИК (ПИК) и активные ИК (АПК) детекторы. Пассивные датчики поглоща­ют входящее излучение и превращают его в тепло, в то время как активные детек­торы вырабатывают тепло при помощи специальных схем возбуждения.

Ячейки Голея

Рис.14.19. Детектор излучений среднего и даль­него ИК диапазонов на основе ячейки Голея

Ячейки Голея являются широкополос­ными детекторами ИК излучений. Они обладают очень высокой чувствитель­ностью, но также довольно хрупкой конструкцией. Принцип действия яче­ек Голея основан на детектировании теплового расширения газа, заключен­ного в замкнутом объеме.

Поэтому та­кие датчики иногда называются термо­пневматическими детекторами. На рис. 14.19 показана схема детектора излуче­ний, реализованного на базе ячейки Го­лея, состоящей из замкнутой камеры с двумя мембранами: верхней и нижней.

На верхнюю мембрану наносится слой, поглощающий тепло, а поверхность нижней мембраны делается зеркальной (например, покрывается А1).

Источник света направлен на зеркальную поверхность. Падающий луч света отражается от поверхности и попадает на детектор положения. На верхнюю мем­брану действует исследуемое ИК излучение, поглощаемое ее покрытием. Погло­щенное тепло приводит к повышению температуры мембраны, которая, в свою очередь, нагревает газ, заключенный в камере.

Газ расширяется и его давление увеличивается. Увеличение внутрикамерного давления приводит к деформации нижней мембраны. Изменение кривизны зеркальной поверхности мембраны ока­зывает влияние на направление отраженного луча света, который теперь попада­ет на другое место чуствительной зоны датчика положения.

Величина отклоне­ния положения отраженного луча зависит от степени деформации мембраны и, следовательно, от интенсивности поглощенного излучения. Такие датчики могут изготавливаться по технологии производства микросистем (см. главу 18).

Степень деформации мембраны иногда измеряется и другими методами, например, при помощи интерферометра Фабри-Перо (см. раздел 7.5 главы 7)

Источник: https://studopedya.ru/1-82256.html

Датчик инфракрасного излучения

   Для контроля работоспособности пультов дистанционного управления, передающих импульсы инфракрасного излучения, а также для настройки промышленных и самодельных электронных приборов, в основе которых используются сигналы ИК-спектра излучения, служит простой датчик, электрическая схема которого показана на рис. 2.5.

   Простая схема датчика реализована методом последовательного усиления сигнала, поступающего с VD1.

   Транзисторы включены с общим эмиттером по схеме усилителя тока. Когда на диод VD1 воздействует ИК-излучение, сопротивление его перехода уменьшается, и изменяется смещение в базе транзистора VT1. Положительный потенциал поступает на усилитель тока на транзисторах VT1—ѴТЗ, нагрузкой которого служит светодиод HL1. Его свечение свидетельствует об исправности проверяемого устройства.

   Рис. 2.5. Электрическая схема датчика ИК-излучения

   На практике при проверке исправности элементов питания и общей работоспособности ИК-пультов ДУ для современной аудио- и видеотехники индикатор HL1 мерцает с частотой следования ИК-импульсов управления (десятки Гц— единицы кГц), при проверке других систем светодиод может мигать с другой частотой либо светиться постоянно. По характеру свечения светодиода HL1 можно судить об исправности и параметрах ИК-импульсов передающего устройства.

   Прибор стабильно работает в диапазоне питающего напряжения постоянного тока 5—12 В. В случае стационарного источника питания желательно, чтобы он был стабилизированным. Чувствительность прибора регулируется подбором номинала резистора R1 (при увеличении сопротивления чувствительность прибора повышается).

   Для приведенной схемы, если она смонтирована без ошибок и с применением исправных радиоэлементов, нет необходимости в какой-либо настройке.

При «свежих» элементах питания в пультах ДУ предлагаемый датчик срабатывает с расстояния 5—6 м.

Увеличивать чувствительность прибора нерационально, так как VD1 реагирует на солнечное и электрическое освещение (любое излучение, в спектре которого присутствует ИК).

   Идеальный датчик должен воспринимать только заведомо направленное на него световое излучение ИК-спектра и не реагировать на другие источники. Для лучшей помехозащищенности этого устройства следует применять простой фильтр из негодной цветной фотопленки.

Он основан на проведенных научных экспериментах, опубликованных журналом «Everydey Practical Elektronics» (№ 6, 2001).

При засветке цветной негативной фотопленки «Kodacolor 100 ASA» люминесцентной лампой (дневного света) в течение 5 с и последующей проявкой, обнаружены оригинальные свойства светочувствительного материала.

При прохождении света через засвеченный и впоследствии проявленный участок фотопленки (в один слой) выявлено резкое возрастание коэффициента пропускания электромагнитного излучения с длиной волны 880 ±20 нм. Результаты исследования представлены на рис. 2.6.

   Рис. 2.6. График зависимости прохождения ИК-излучения с разной длиной волны через участок фотопленки

   Данный фильтр идеально подходит для многих ИК-светодиодов и датчиков, реагирующих на ИК-излучение, отсекая помехи в виде близкорасположенных электрических ламп, а также солнечных лучей.

   Все постоянные резисторы в схеме — типа МЛТ-0,125, светодиод HL1 — любой, транзисторы КТ315 можно заменить аналогичными: КТ3102, КТ503, КТ373, КТ342 с любым буквенным индексом. Корпус прибора — любой компактный.

Кашкаров А. П. 500 схем для радиолюбителей. Электронные датчики.

Источник: http://nauchebe.net/2012/09/datchik-infrakrasnogo-izlucheniya/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector