Qual é a classificação de um sensor UV?

Qual é a classificação de um sensor UV?

O sensor ultravioleta é um tipo de sensor que utiliza um elemento fotossensível para converter o sinal ultravioleta em um sinal elétrico mensurável por meio dos modos fotovoltaico e de guia de luz. Os primeiros sensores UV eram baseados em silício puro, mas, de acordo com as normas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), diodos de silício puro também respondem à luz visível, gerando sinais elétricos indesejados e resultando em baixa precisão. A precisão dos sensores UV de GaN é muito superior à dos sensores de silício monocristalino, tornando-os o material mais comumente utilizado em sensores UV.

Com a ampla utilização de computadores eletrônicos, diversas tecnologias de sensores para computadores têm recebido cada vez mais atenção. O sensor ultravioleta pode detectar raios ultravioleta invisíveis aos sentidos humanos e evitar a interferência da luz solar, lâmpadas e outras fontes de luz comuns. É muito útil para a detecção de incêndios, proteção contra falhas de chama e controle fotoelétrico em locais especiais.

Classificação estrutural de sensores ultravioleta

Atualmente, os tubos ultravioleta de grande valor, tanto nacionais quanto internacionais, podem ser classificados em estruturas esféricas, filamentosas e planas, de acordo com o formato do cátodo. Os tipos de materiais são projetados para atender às necessidades de uso. Do ponto de vista das condições de operação, é mais apropriado classificar e analisar o formato do eletrodo.

1. Estrutura do eletrodo de fio

O eletrodo desse tipo de tubo é geralmente composto por dois ou mais fios metálicos simétricos. Essa é uma forma estrutural antiga de tubos ultravioleta, e fios de tungstênio de alta pureza são frequentemente usados. Ou fios de platina, sendo que a linha paralela mais próxima é a área de trabalho.

Como o tubo ultravioleta depende completamente do efeito de emissão fotoeletrônica na superfície do eletrodo e, em seguida, utiliza a multiplicação por gás para obter um sinal mais forte, sua faixa de resposta espectral depende da função de trabalho do material do cátodo. No processo de emissão fotoeletrônica, quanto menor o comprimento de onda do fóton, maior a energia. Mesmo uma pequena quantidade de fótons pode excitar elétrons a ponto de superar a função de trabalho e emanar da superfície do cátodo. Mesmo um grande número de fótons com baixa energia não consegue excitar elétrons na superfície do cátodo. No tubo ultravioleta, a pureza da superfície do material do cátodo deve ser muito alta; caso contrário, a faixa do espectro será afetada e sua utilidade será comprometida. A estrutura de filamento simétrico é utilizada para facilitar o processamento e evitar, ao máximo, a contaminação do eletrodo por outras substâncias.

As características desse tipo de tubo são: ele pode funcionar em condições de corrente alternada, possui alta corrente de trabalho, o circuito de utilização é simples e as impurezas na superfície do eletrodo podem ser removidas por meio de processamento adequado. No entanto, a sensibilidade do ângulo de visão apresenta flutuações relativamente grandes e a área de trabalho é propensa a emissão irregular.

2. Estrutura do cátodo esférico

Para evitar completamente o efeito de ponta e tornar a emissão de fotoelétrons mais estável e uniforme, a área de trabalho precisa ser fixada no cátodo, pois o tubo ultravioleta depende da emissão de fotoelétrons e da multiplicação de gases para completar a conversão do sinal óptico em sinais elétricos e sua amplificação. Geralmente, na área próxima ao eletrodo, a taxa de utilização da emissão de luz é a mais alta; portanto, o tubo ultravioleta com um cátodo esférico de estrutura pontilhada é projetado.

Independentemente do ângulo de incidência dos fótons no cátodo hemisférico, a área de descarga está sempre no vértice hemisférico próximo ao ânodo. Como a área efetiva do cátodo é pequena, a corrente de operação do tubo é geralmente inferior a 0,3 mA, mas seu ângulo de visão é mais amplo e a sensibilidade do ângulo de visão é relativamente uniforme, o que o torna especialmente adequado para locais de previsão de incêndios. Métodos de focalização também podem ser usados ​​para melhorar a sensibilidade.

No tubo, o ânodo é moldado em uma superfície refletora hemisférica, como o tubo sensível a UV resistente a altas temperaturas de 540 °C nos Estados Unidos. A radiação ultravioleta recebida é refletida para o cátodo no centro, e a sensibilidade do tubo é aprimorada, pois a radiação ultravioleta distante possui o mesmo efeito de propagação linear e reflexão que a luz visível.

3. Estrutura de cátodo plano

A sensibilidade do tubo ultravioleta depende do número de fótons recebidos pela radiação ultravioleta distante no cátodo. Quanto maior a área do cátodo, maior a probabilidade de recepção, resultando em um maior número de fótons incidindo sobre ele. Os elétrons escapam e são acelerados pela ação do campo elétrico de alta tensão aplicado, colidindo com as moléculas de gás no tubo e ionizando-as. Os elétrons gerados após a ionização colidem com as moléculas de gás. Esse movimento cíclico eventualmente descarrega o gás no tubo. A probabilidade dessa descarga em avalanche depende do efeito de emissão fotoeletrônica no cátodo. Para melhorar a sensibilidade, tubos ultravioleta com estrutura de cátodo plano têm sido desenvolvidos e aprimorados nos últimos anos.

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