ما هو تصنيف مستشعر الأشعة فوق البنفسجية؟

ما هو تصنيف مستشعر الأشعة فوق البنفسجية؟

مستشعر الأشعة فوق البنفسجية هو نوع من المستشعرات التي تستخدم عنصرًا حساسًا للضوء لتحويل إشارة الأشعة فوق البنفسجية إلى إشارة كهربائية قابلة للقياس عبر نمطي الخلايا الكهروضوئية وتوجيه الضوء. كانت مستشعرات الأشعة فوق البنفسجية الأولى تعتمد على السيليكون النقي، ولكن وفقًا لتوجيهات المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، فإن ثنائيات السيليكون النقي تستجيب أيضًا للضوء المرئي وتُنتج إشارات كهربائية غير مرغوب فيها، مما يؤدي إلى انخفاض الدقة. تتميز مستشعرات الأشعة فوق البنفسجية المصنوعة من نيتريد الغاليوم بدقة أعلى بكثير من تلك المصنوعة من السيليكون أحادي البلورة، مما يجعلها المادة الأكثر شيوعًا في استخدام مستشعرات الأشعة فوق البنفسجية.

مع الانتشار الواسع للحواسيب الإلكترونية، حظيت تقنيات الاستشعار المختلفة المستخدمة فيها باهتمام متزايد. يستطيع مستشعر الأشعة فوق البنفسجية رصد الأشعة التي لا تستطيع الحواس البشرية إدراكها، كما أنه يتجنب تداخل ضوء الشمس والمصابيح ومصادر الضوء الأخرى الشائعة. وهو مفيد للغاية في الكشف عن الحرائق، وحماية الأنظمة من اللهب، والتحكم الكهروضوئي في الأماكن الخاصة.

التصنيف الهيكلي لأجهزة استشعار الأشعة فوق البنفسجية

تُصنّف أنابيب الأشعة فوق البنفسجية، ذات القيمة المحلية والعالمية، حاليًا إلى ثلاثة أنواع رئيسية: كروية، وخيطية، ومسطحة، وذلك وفقًا لشكل المهبط. وتُصمّم أنواع المواد المستخدمة فيها لتلبية متطلبات الاستخدام. ومن منظور ظروف التشغيل، يُعدّ تصنيف وتحليل شكل القطب الكهربائي أكثر ملاءمة.

1. بنية قطب السلك

يتكون قطب هذا النوع من الأنابيب عادةً من سلكين معدنيين متناظرين أو أكثر. يُعد هذا شكلاً هيكلياً مبكراً لأنابيب الأشعة فوق البنفسجية، وغالباً ما تُستخدم فيه أسلاك التنجستن عالية النقاء، أو أسلاك البلاتين، حيث يكون الخط المتوازي الأقرب هو منطقة العمل.

نظرًا لأن أنبوب الأشعة فوق البنفسجية يعتمد كليًا على تأثير انبعاث الإلكترونات الضوئية على سطح القطب، ثم يستخدم مضاعفة الغاز للحصول على إشارة أقوى، فإن نطاق استجابته الطيفية يعتمد على دالة شغل مادة المهبط. في عملية انبعاث الإلكترونات الضوئية، كلما قصر طول موجة الفوتون، زادت طاقته. حتى كمية ضئيلة منه قادرة على إثارة الإلكترونات للتغلب على دالة الشغل والخروج من سطح المهبط. بينما لا تستطيع حتى أعداد كبيرة من الفوتونات ذات الطاقة المنخفضة إثارة الإلكترونات على سطح المهبط. في أنبوب الأشعة فوق البنفسجية، تكون نقاوة سطح مادة المهبط عالية جدًا، وإلا سيؤثر ذلك على نطاق الطيف ويفقد الأنبوب قيمته. يُستخدم هيكل خيطي متناظر لتسهيل عملية التصنيع وتجنب وصول مواد أخرى إلى القطب قدر الإمكان.

تتميز هذه الأنابيب بقدرتها على العمل في ظل ظروف التيار المتردد، ويكون تيار التشغيل كبيرًا، واستخدام الدائرة بسيط، ويمكن إزالة الشوائب الموجودة على سطح القطب الكهربائي من خلال المعالجة المناسبة، ولكن حساسية زاوية الرؤية تتقلب بشكل كبير نسبيًا، ومنطقة العمل عرضة لظاهرة الانبعاث غير المتساوي.

2. بنية الكاثود الكروية

ولتجنب تأثير الطرف تمامًا وجعل انبعاث الإلكترونات الضوئية أكثر استقرارًا وانتظامًا، يجب تثبيت منطقة العمل على الكاثود، لأن أنبوب الأشعة فوق البنفسجية يعتمد على انبعاث الإلكترونات الضوئية وتضخيم الغاز لإكمال تحويل الإشارة الضوئية إلى إشارات كهربائية وتضخيمها، وعمومًا في المنطقة القريبة من القطب الكهربائي، يكون معدل استخدام انبعاث الضوء هو الأعلى، وبالتالي يتم تصميم أنبوب الأشعة فوق البنفسجية بكاثود كروي ذي بنية نقطية.

بغض النظر عن زاوية سقوط الفوتونات على المهبط نصف الكروي، تقع منطقة التفريغ دائمًا على رأس نصف الكرة بالقرب من المصعد. ولأن المساحة الفعالة للمهبط صغيرة، فإن تيار تشغيل الأنبوب عادةً ما يكون أقل من 0.3 مللي أمبير، لكن زاوية الرؤية أوسع وحساسية زاوية الرؤية متجانسة نسبيًا، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص لأماكن التنبؤ بالحرائق. ويمكن أيضًا استخدام طرق التركيز لتحسين الحساسية.

في الأنبوب، يُصنع المصعد على شكل سطح عاكس نصف كروي، كما هو الحال في الأنبوب الحساس للأشعة فوق البنفسجية والمقاوم لدرجات حرارة عالية تصل إلى 540 درجة مئوية في الولايات المتحدة. ينعكس الإشعاع فوق البنفسجي المُستقبل إلى المهبط في المركز، مما يُحسّن حساسية الأنبوب، لأن الإشعاع فوق البنفسجي البعيد له نفس الانتشار الخطي وتأثير الانعكاس الذي يتميز به الضوء المرئي.

3. بنية الكاثود المسطحة

تعتمد حساسية أنبوب الأشعة فوق البنفسجية على عدد الفوتونات التي يستقبلها الإشعاع فوق البنفسجي البعيد على المهبط. كلما زادت مساحة المهبط، زادت احتمالية الاستقبال، وبالتالي يزداد عدد الفوتونات عليه. تنطلق الإلكترونات وتتسارع بفعل المجال الكهربائي عالي الجهد المطبق، وتصطدم بجزيئات الغاز داخل الأنبوب لتأيينها. تصطدم الإلكترونات المتولدة بعد التأيين بجزيئات الغاز، وتؤدي هذه الحركة الدورية في النهاية إلى تفريغ الغاز داخل الأنبوب. يعتمد احتمال حدوث هذا التفريغ المتسلسل على تأثير انبعاث الإلكترونات الضوئية على المهبط. ولتحسين الحساسية، تم تطوير أنبوب الأشعة فوق البنفسجية ذي بنية مهبط مسطحة في السنوات الأخيرة.

عندما تحتاج إلى حلول استشعار من الشركة المصنعة الأصلية، قد لا تعرف من أين تبدأ. لا بأس بذلك! تواصل مع شركة هونان ريكا للتكنولوجيا الإلكترونية المحدودة لتلبية احتياجاتك من حلول الاستشعار.

هل ترغب بمعرفة المزيد عن حلول أجهزة الاستشعار لأنظمة مراقبة البيئة؟ تفضل بزيارة موقع Rika Sensors.

حظي حل الاستشعار بتقييمات إيجابية رائعة من عملائنا الكرام.

لم تتنازل شركة هونان ريكا للتكنولوجيا الإلكترونية المحدودة قط عن جودة وخدمات المنتجات التي تقدمها للعملاء.