К какому типу УФ-датчиков относится их классификация?

К какому типу УФ- датчиков относится их классификация?

Ультрафиолетовый датчик — это тип датчика, который использует фоточувствительный элемент для преобразования ультрафиолетового сигнала в измеримый электрический сигнал посредством фотоэлектрического и световодного режимов. Первые УФ-датчики были основаны на чистом кремнии, но, согласно рекомендациям Национального института стандартов и технологий, диоды из чистого кремния также реагируют на видимый свет и формируют нежелательные электрические сигналы, что приводит к низкой точности. Точность УФ-датчиков на основе нитрида галлия (GaN) значительно выше, чем у монокристаллического кремния, что делает их наиболее распространенным материалом для УФ-датчиков.

С широким распространением электронных компьютеров различные сенсорные технологии, используемые в них, привлекают все больше внимания. Ультрафиолетовый датчик способен обнаруживать ультрафиолетовые лучи, невидимые для человеческого восприятия, и избегать помех от солнечного света, ламп и других распространенных источников света. Он очень полезен для обнаружения пожаров, защиты от возгорания и фотоэлектрического контроля в особых местах.

Структурная классификация ультрафиолетовых датчиков

В настоящее время ультрафиолетовые трубки, представляющие ценность как в стране, так и за рубежом, можно разделить на сферические, нитевидные и плоские в зависимости от формы катода. Типы материалов подбираются в соответствии с требованиями применения. С точки зрения условий эксплуатации, более целесообразно классифицировать и анализировать форму электрода.

1. Структура проволочного электрода

Электрод в трубках такого типа обычно состоит из двух или более симметричных металлических проволок. Это ранняя конструктивная форма ультрафиолетовых трубок, и часто используются проволоки из высокочистого вольфрама или платины; рабочая зона определяется наиболее близко расположенными параллельными линиями.

Поскольку ультрафиолетовая трубка полностью основана на эффекте фотоэлектронной эмиссии на поверхности электрода, а затем использует газовое умножение для получения более сильного сигнала, диапазон её спектрального отклика зависит от работы выхода катодного материала. В процессе фотоэлектронной эмиссии, чем короче длина волны фотона, тем выше его энергия. Даже небольшое количество фотонов может возбудить электроны, превысив работу выхода, и они вылетят с поверхности катода. Даже большое количество фотонов с низкой энергией не может возбудить электроны на поверхности катода. В ультрафиолетовой трубке чистота поверхности катодного материала очень высока, иначе это повлияет на диапазон спектра и снизит её полезность. Симметричная структура нити накала используется для удобства обработки и максимально возможного избегания попадания посторонних веществ на электрод.

Характеристики этого типа трубок заключаются в том, что они могут работать в условиях переменного тока, имеют большой рабочий ток, просты в использовании в электрической цепи, а загрязнения на поверхности электрода могут быть удалены соответствующей обработкой, однако чувствительность к углу обзора относительно велика, и рабочая зона склонна к неравномерному излучению.

2. Сферическая структура катода

Для полного исключения эффекта острия и обеспечения более стабильной и равномерной фотоэлектронной эмиссии необходимо зафиксировать рабочую область на катоде, поскольку ультрафиолетовая трубка использует фотоэлектронную эмиссию и газовое умножение для преобразования оптического сигнала в электрический и его усиления. Как правило, в области, близкой к электроду, коэффициент использования светового излучения максимален, поэтому была разработана ультрафиолетовая трубка со сферическим катодом в виде точечной структуры.

Независимо от угла излучения фотонов на полусферический катод, область разряда всегда находится на вершине полусферы, близкой к аноду. Поскольку эффективная площадь катода невелика, рабочий ток трубки обычно составляет менее 0,3 мА, но при этом угол обзора шире, а чувствительность к углу обзора относительно равномерна, что особенно подходит для мест прогнозирования пожаров. Для повышения чувствительности также можно использовать методы фокусировки.

Внутри трубки анод выполнен в виде полусферической отражающей поверхности, как, например, в УФ-чувствительных трубках, устойчивых к высоким температурам до 540°C в США. Принимаемое ультрафиолетовое излучение отражается к катоду в центре, что повышает чувствительность трубки, поскольку дальнее ультрафиолетовое излучение имеет такое же линейное распространение и эффект отражения, как и видимый свет.

3. Плоская катодная структура

Чувствительность ультрафиолетовой трубки зависит от количества фотонов, принимаемых катодом в дальнем ультрафиолетовом диапазоне. Чем больше площадь катода, тем выше вероятность приема, следовательно, на катоде находится больше фотонов. Электроны вырываются наружу и ускоряются под действием приложенного высоковольтного электрического поля, сталкиваясь с молекулами газа в трубке и ионизируя их. Электроны, образовавшиеся после ионизации, сталкиваются с молекулами газа. Это циклическое движение в конечном итоге приводит к разряду газа в трубке. Вероятность этого лавинного разряда зависит от эффекта фотоэлектронной эмиссии на катоде. Для повышения чувствительности в последние годы были разработаны и усовершенствованы ультрафиолетовые трубки с плоской катодной структурой.

Если вам требуется OEM-решение в области сенсорных технологий, вы можете не знать, с чего начать. И это нормально! Обратитесь в компанию Hunan Rika Electronic Tech Co.,Ltd, чтобы решить ваши задачи по разработке сенсорных решений.

Хотите узнать больше о решениях в области датчиков для систем мониторинга окружающей среды? Ознакомьтесь с продукцией Rika Sensors.

Наши уважаемые клиенты высоко оценили наше сенсорное решение.

Компания Hunan Rika Electronic Tech Co., Ltd. никогда не уступала в качестве и уровне обслуживания продукции, предоставляемой клиентам.