Reja: Infra qizil termometr va pirometrlar

MA’RUZA–6

Qattiq jismli infraqizil spektoridagi optoelektron datchiklar

Reja:

1. Infra qizil termometr va pirometrlar
2. Infra qizil harakat datchiklari

Infra qizil (IQ) termometr va pirometrlar – bu jismlarning nurlanishiga qarab, masofadan ularning haroratini o’lchash uchun qo’llaniladigan o’lchash vositasidir. Ularning tuzilishini ko’radigan bo’lsak, ular metall korpusga joylashtirilib, yaxshilab ekranlanadi va tashqi ta’sirlardan himoyalangan bo’ladi. Nurlanishni o’tkazib yuboradigan oynacha kremniydan tayyorlanadi. Korpusning ichidagi bo’shliq quriq havo yoki azot bilan to’ldirilgan bo’ladi. Odatda ikkita sezgir elementlar ishlatiladi. Ba’zi holatlarda elementlardan biri bo’yoq bilan yutilish qobiliyatini orttirish uchun qoplanadi. Ikkinchisi esa qaytarish qobiliyatini yaxshilash uchun oltin bilan qoplanadi.

Ba’zi holatlarda piroelektrik sezgir element nixrom elementlardan ham tayyorlanadi. Nixrom yuqori nurlanish (yutish) qobiliyatiga ega bo’lib, undan tayyorlangan elektrodlar birdaniga ikki funksiyani bajaradi: issiqlik nurlanishini yutadi va elektr zaryadlarini to’playdi.
Ikkilamchi elementlar kristall materiallarda bitta qilib tayyorlanadi. Materialning ikkala tarafidagi metall elektrodlar S₁ va S₂ ketma–ket ulangan kondensatorlarni shakllantiradi. Bunday konstruksiya ikkala elementdagi muvozanatni saqlaydi va sinfaz chetlanishlarni yo’qqa chiqaradi. Shuni aytib o’tish kerakki, sezgir zonalar faqat elektrodlar orasida joylashgan bo’lib, piroelektrik materialning elektrodlar bilan qoplanmagan qolgan qismi foydali signalni generasiyasida ishtirok etmaydi. Piroelektrik detektorlar mexanik yuklama va tebranishlarga juda sezgir.
Ikki elektroddan iborat piroelektrik kristallni ikki kondensator sifatida ko’rish mumkin. Bu kondensatorlar rezistorga paralel’ ulanadi. Rezistorning qarshiligi 10¹²...10¹⁴ Om. Amalda datchiklar shunday sxemaga ulanadiki, uning tarkibida siljish rezistori R_c va impedans o’zgartirgichi bor.
Amaliyotda issiqlik nurlanishini detektorlashda ikki turdagi pirometrik datchiklar ishlatiladi.
1. Tezkor detektorlar, bunda yuqori intensivlik, juda qisqa vaqt davomidagi va 1 mGts chastota atrofida takrorlanadigan nurlanishlarni o’lchash (lazer impul’slari).
2. Sezgir detektorlar, issiqlik nurlanishini kam intensivlikda aniqlaydigan va nisbatan sekin o’zgaradigan nurlanishni o’lchash (IQ–termometrlar).
Seriyada chiqarilayotgan pirometrik datchiklar monokristallarda tayyorlanadi (LiTaO₃ va keramika asosida).
IQ nurlarishi detektorlarini qo’llanish sohalaridan biri odamlar borligini aniqlashdir. Bu diapozonda (0.8 mkm dan 12 mkm gacha) bo’lgan ko’plab datchiklar mavjud. Ular qo’rg’oshin selenidi, qo’rg’oshin sul’fidi, indiy arsenidi, indiy antimonidi asosidagi detektorlardir (PbSe, PS, InAs, InSb). Odam tanasidan 36.4^o temperaturada chiqarilayotgan IQ–nurlanish spektral tarkibi ko’rilsa 10 mkm to’lqin uzunligida aniq ko’riladigan maksimum bor. Bu diapozonga piroelektrik IQ–datchiklarning keng polosa (yo’llik) turlari to’g’ri keladi.
Pirometrik effekt ba’zi kristallar qizdirilganda zaryadlarning siljishi tufayli yuz beradi. Bu effekt termoelektrik effektdan farq qiladi. Piroelektrik detektorga IQ–nurlanish to’satdan ta’sir etsa, uning qizdirilishini keltirib chiqarsa, kuchlanish yoki tok qisqa vaqt ichida o’zgaradi va va keyin nol’ga tushadi. Bunda avvalgi nurlanish ta’siri saqlanib qolsa ham nol’ga tushadi.
Tok va kuchlanish bo’yicha detektorning sezgirligi tushayotgan nurlanishning chastotasiga bog’liq. Kichik chastotalarda kuchlanish bo’yicha kuchaytirish, yuqori chastotalarda tok bo’yicha kuchaytirish maqsadga muvofiq bo’ladi.
IQ termometr va pirometrlar asosan issiqlik va elektr energetikasi hamda og’ir sanoat korxonalarida qo’llaniladi. Zamonaviy IQ termometr va pirometrlar qo’yidagi afzalliklarga ega:

– Masofadan turib ob’ektning haroratini aniqlash imkoniyati;

– Haroratni o’lchash tezligi;
– O’lchashdagi yuqori aniqligi;
– Foydalanish uchun qulayligi;
– O’lchash ko’lamining kengligi;
– Inson xayotiga xafvsizligi.