Každá látka pohlcuje elektromagnetické záření svým charakteristickým způsobem. Tento jev se používá v plynových senzorech, např. v populárních senzorech NDIR (non-dispersive infrared), které detekují oxid uhličitý. Obdobné detektory využívající infračervené záření však mají mnohem širší uplatnění. Především se jedná o zařízení, která testují kvalitu ovzduší a složení plynů emitovaných v průmyslových závodech a vozidlech se spalovacím motorem. Infračervená spektroskopie samozřejmě umožňuje analýzu bezbarvých látek a látek bez vůně, a proto se také používá v moderních bezpečnostních systémech. Jako příklad zde můžeme uvést plynárenství (signalizace netěsnosti) nebo hornictví, kde infračervený detektor pomáhá detekovat metan a další nebezpečné chemické sloučeniny. Stejná metoda se používá ke kontrole kvality v továrnách vyrábějících čisticí prostředky a kosmetiku (deodoranty)se stlačeným vzduchem, a to ke kontrole, zda plechová nádoba pořád těsní.
Analýza prováděná laserovým infračerveným paprskem se neomezuje pouze na plyny. Jednou z oblastí použití je také testování kvality vody (vodovody, čistírny odpadních vod). Jiné řešení, ale založené na stejných předpokladech, lze nalézt v medicíně (např. test krevního oběhu v kapilárách), v mikrobiologii, a také v meteorologii a klimatologii. Infračervené detektory jsou také klíčovým prvkem moderních železničních zabezpečení, kde monitorují trvanlivost mechanických prvků. Jsou také široce používány v protipožárních systémech, mimo jiné v petrochemickém průmyslu.
Infračervené detektory VIGO system
Historie společnosti VIGO sahá do osmdesátých let 20. století a výzkumů, který v té době prováděli na Vojenské technické akademii polští vědci. Dnes je společnost postavená na těchto zkušenostech světovým lídrem ve výrobě fotonových infračervených detektorů. Výrobní proces společnosti VIGO je založen na metodě MOCVD (využívající páry organokovových sloučenin). Tento proces umožňuje výrobu detektorů vyznačujících se vynikající přesností. Nejlepším potvrzením kvality modulů nabízených výrobcem je jejich použití v průzkumných programech NASA a Evropské kosmické agentury. Detektory vyrobené společností VIGO System právě teď navštěvují Mars. Patří totiž k palubním přístrojům amerického vozítka Curiosity a evropského přistávacího modulu Schiaparelli.
Použití infračervených detektorů v průmyslu a výzkumných pracích
Moduly nabízené prostřednictvím TME se používají jak ve vědeckém výzkumu, tak i v průmyslových podmínkách. Snadno se implementují. Níže představujeme ukázku našeho sortimentu, která zahrnuje vysoce specializované moduly, ale také univerzální řešení určená pro použití v mnoha průmyslových odvětvích.
Přechod do online katalogu vám umožní seznámit se s úplným sortimentem značky VIGO System v naší nabídce. Kromě níže uvedených modulů jsou jeho součástí fotovoltaické senzory určené pro osazování plošných spojů v PCB obvodech.
Laboratorní infračervené detektory LabM-I-10.6
Modul přizpůsobený pro laboratorní aplikace. Konfigurace se provádí pomocí freewarového softwaru Smart Manager. Uživatel má možnost měnit parametry zařízení: zesílení (až 40 dB), provozní frekvence (1,5 MHz, 15 MHz, 100 MHz), regulace teploty atd. Senzor je citlivý na polarizaci paprsku. Optimální vlnová délka je 10,6 μm (což poznáme podle čísla v symbolu zboží), zatímco plný detekční rozsah zahrnuje záření od 2 μm do 12 μm. Díky širokému rozsahu lze modul použít ke kalibraci laserových emitorů. Používá se také při výrobě integrovaných obvodů, monitorování obsahu glukózy (diabetologie) a v stomatologii.
Parametry modulu LabM-I-10.6 mohou být konfigurovány uživatelem.
Detektory infračervené střední vlnové délky, model LabM-I-6
Stejně jako výše popsaný model je LabM-I-6 produktem navrženým především pro laboratorní práce. Má také možnost softwarové konfigurace. Rozdíl mezi moduly je především v detekčním rozsahu, který je v tomto případě selektivnější, zahrnuje vlnové délky od 3 μm do 7,5 μm (optimálně 6 μm) označované jako infračervené střední vlnové délky, MWIR (Midwave Infrared). LabM-I-6 také dosahuje vyšší vzorkovací frekvence (až 200 MHz). Vzhledem k této vlastnosti se detektor používá především při analýze složení plynů, např. při zkoumání vydechovaného vzduchu (medicína), stanovení složek výfukových plynů (automobilový průmysl, emise skleníkových plynů) nebo při detekci úniků (plynárenský, petrochemický průmysl).
Miniaturní IR detekční moduly, microM-10.6
Miniaturní modul určený pro aplikace s omezeným prostorem. Vyznačuje se širokým zorným úhlem (přijatelný úhel dopadajícího paprsku) cca 85°. Nemá vestavěný monitor napětí a chladicí článek (pouze předzesilovač pracující v režimu DC), což by mělo být v návrhu zohledněno. Jedná se o produkt pro všeobecné použití (kalibrace laserů, měření CO2), který pracuje v širokém rozsahu spektra (cca 2\–12 μm), avšak optimalizovaný pro „infračervenou dlouhou vlnovou délku“ (LWIR).
Detekční minimodul microM-10.6.
UM-10.6 a UM-I-10.6 – detektory pro všeobecné použití
Detekční parametry podobné modulu mikroM-10.6 najdeme v modelech UM-10.6 a UM-I-10.6. Obdobně jako u všech prezentovaných produktů VIGO System je v zařízení instalováno okénko ze selenidu zinečnatého potaženého antireflexní vrstvou. Přenosové spektrum pro čočky vyrobené z této sloučeniny se pohybuje od cca 2 μm do 22 μm, což dokonale odpovídá vlastnostem infračervených detektorů. Moduly mají montážní držák (závitový otvor M4), napájecí konektor (od 2,5 V do 5,5 V, typ 5V DC), výstupní konektor (signál AC podávaný do koaxiální zásuvky SMA) a konektor pro monitorování napájecího napětí předzesilovače (nezbytné pro přesnou kompenzaci ofsetu). Ke chlazení modulu byl použit termoelektrický článek vybavený chladičem a ventilátorem (napájený ze stejného zdroje jako systém detektoru). Tato komplexní a kompaktní konstrukce usnadňuje implementaci řešení VIGO System a snižuje náklady na jejich instalaci.
Blokové schéma detektorů VIGO System.
Infračervené detektory ultravysoké frekvence (UHSM-10.6, UHSM-I-10.6)
UM-10.6 je detektor ultravysoké frekvence optimalizovaný pro svazky 10,6 μm. Těchto parametrů bylo dosaženo použitím fotovoltaického prvku o velikosti 0,05×0,05 mm (ve výše uvedených modelech činila délka strany 1 mm). Modul dosahuje provozní frekvence 1 GHz a proto se používá při měření laserové vzdálenosti (také 3D skenování) a interferometrii. Je tedy vhodným řešením pro mnoho oborů: od komunikace, přes přesnou kontrolu kvality v průmyslu, až po vědecké aplikace v oborech, jako je metrologie, seismologie, astronomie, chemie. Detektory s touto specifikací se používají při spektroskopii pomocí dvou optických hřebenů (dual-comb spectroscopy).
Moduly ultravysoké frekvence
Model UHSM-I-10.6 má podobné parametry a oblasti použití. Rozdíl v konstrukci spočívá v umístění fotovoltaického senzoru v plné velikosti do objektivu („I““ v symbolu znamená “immersed“). Toto umožnilo dosažení vysokého poměru signálu k šumu (SNR) s mírným snížením maximální frekvence (700 MHz) a přípustného úhlu dopadajícího paprsku (z 80° do 36°).
Spektrometrie plynů s infračerveným detektorem UM-I-6
Modul UM-I-6 se konstrukcí podobá výše popsaným produktům. Jeho charakteristickým rysem je optimalizace záření s vlnovou délkou 6 μm, a proto je univerzální variantou laboratorního detektoru LabM-I-6 přizpůsobeného k práci v průmyslových podmínkách. Zařízení s těmito parametry se používají ke sledování procesu denitrifikace výfukových plynů (snížení emisí oxidů dusíku), detekci oxidu uhelnatého a čpavku (zejména v průmyslových chladicích instalacích).
Boční pohled a průřez typického modulu UM-I-6VIGO System.
Objednávky a dodání detektorů VIGO System
Ve společnosti TME se vždy snažíme, aby zboží z naši nabídky čekalo na kupující ve skladech. Stav, který vidíte v našem katalogu, je skutečně počet produktů uložených na policích našeho logistického centra. Tímto způsobem maximálně zkracujeme dodací lhůtu k zákazníkovi. U detektorů firmy VIGO System jsme však udělali výjimku. Jedná se o vysoce specializované produkty, nejčastěji objednávané pro konkrétní aplikaci. Navíc výrobce nabízí možnost přizpůsobit moduly požadavkům kupujícího a jeho návrhu.
Tyto produkty lze samozřejmě zakoupit standardním způsobem, čili zadáním objednávky prostřednictvím online katalogu. V případě zájmu kontaktujte prosím naše exportní oddělení (export@tme.eu) a inženýry, kteří mají na starosti nabídku.
Článek byl vydán v originále na webu TME.eu.
https://www.tme.eu/cz/news/library-articles/page/43143/infracervene-detektory-firmy-vigo-system/
