Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Пиродетектор: Теория и практика пассивных пироэлектрических датчиков или как сделать индикатор направления движения

Содержание

(PDF) False motion sensor alarms. Part II (Conclusion). Causes and Prevention

становятся их соседи, которые часто находятся в таком же положении. Чтобы обезопасить себя и

свой бизнес многие люди вынуждены оснащать свои дома и офисы системами безопасности —

видеонаблюдением и сигнализациями. У рядового пользователя видеонаблюдение считается

более надежным средством безопасности, но это справедливо лишь на первый взгляд. Вряд ли

какой злоумышленник захочет делать селфи в объектив камеры видеонаблюдения. В нашем

лексиконе давно утвердились словосочетания со словом «умный»: умный дом, умный

автомобиль, умный гараж, умный телефон, умные другие гаджеты, но даже несмотря на

окружающую обстановку в нашем сознании никак не укоренятся такие понятия, как «умный

вор», «умный взломщик», «умный злоумышленник». Хотим мы этого или не хотим, но все

злоумышленники сегодня тоже умные. Они читают интернет, смотрят youtube, обсуждают

соцсети, оттачивают свои навыки на практике. Современный вор — это уже не тот вор, что был

20 лет назад. Теперь многие из них имеют какое-никакое высшее образование, некоторые даже

приличное. В отличие от своих чисто рукотворных виртуозов-предшественников, современные

грабители научились еще и думать. В своих методах они стали более расчетливыми, более

изобретательными, более изощренными. На рынке появилось разнообразие технических средств

проникновения — от простых строительных присосок для переноса стекол до сложных

измерителей толщины, искателей скрытого металла и дорогостоящих тепловизоров.

Распространение металлопластиковых окон привело к тому, что вибрационно-акустические

датчики разбития стекла, фактически, потеряли свою эффективность. В сети youtube можно

найти приемы вынимания стекол без их повреждения. Магнитоуправляемые контакты остались

лишь напоминанием своим хозяевам «не забудьте закрыть окна». Сегодня при вынимании стекол

открывать окна не нужно. Пассивные инфракрасные датчики движения чувствительны лишь к

смене картины теплового излучения. Теплоизолирующие костюмы и фрагмент оконного стекла в

руке злоумышленника в большинстве случаев будут достаточными инструментами чтобы

остаться незамеченными. По этой же причине и вибрационные датчики также теряют смысл.

Активные инфракрасные барьеры для защиты окон у нас обычно не используются. Во-первых,

имеющиеся на нашем рынке в основном уличного исполнения, а значит более дорогостоящие,

во-вторых — оснащать окна активными инфракрасными барьерами в этике наших инженеров

ССОН попросту не принято. Зачем? Есть «объемник». Заблокировать окна можно другими

датчиками, например, теми, что входят в систему Arduino, но они для охранной деятельности не

лицензированы. Многие злоумышленники, потерявшие работу не от хорошей жизни, владеют

английским языком. Они могут читать американские патенты по защите объектов. Эти патенты

находятся в свободном доступе и пестрят разнообразием идей и средств. Каждый патент

начинается с определения уязвимости, содержит подробное описание предлагаемого способа

защиты и заканчивается общими и отличительными свойствами (формула изобретения). Во

многих патентах рассматриваются различные методы взлома и проникновения. А много ли

«безопасников» в нашей стране читают по-английски?

Актуальность статьи сводится к тому, что немного. Автором в течении 15 лет

проводился обзор зарубежных работ — патентов, научных статей и монографий, связанных с

датчиками движения и их комплектую щими, в частности, пироэлектрическими детекторами.

Результаты обзора легли в основу серии статей, публикуемых журналом «Бизнес и

Безопасность». Основываясь на этих статьях автор был приглашен на семинар журнала «Бизнес

и Безопасность» в рамках выставки Expert Security 2019, где 8 октября 2019 года в рубрике

«Защити себя, защити свой бизнес» (см. слайд 1) выступил с докладом «Ложные срабатывания

датчиков движения. Причины и методы борьбы». В настоящей статье представлена расширенная

версия доклада.

(PDF) False motion sensor alarms. Part II (Continued). Troubleshooting Pyroelectric Detectors in Motion Sensors

4

предложена доктором наук Andrzej Odon из университета г. Познань, Польша, и

датируется лишь 2010 г. Инструментом симулятора был Matlab. В своей работе доктор

Odon назвал математический аппарат пиродетектора для сигналов, отличных от

синусоидальных, “сложным”. В статье он ссылается на отсутствие аналогичных работ

предшественников. Это сообщение подтверждает автор, которому тоже не удалось найти

ни одной работы по симулятору пиродетектора до 2010 года. Статья доктора Odon

находится в открытом доступе в сети Интернет. Как видно, симуляция пиродетектора —

наука молодая, ей меньше десяти лет, и она еще никем не развита. Этот факт объясняет

отсутствие статей, исследовательских работ, монографий, посвященных датчикам

движения и, к сожалению, ограничивает количество диссертационных работ,

посвященных одному из главных запросов общества — безопасности. Вторым известным

автору исследователем был доктор Spyros Efthymiou, грек по происхождению, в 2012 году

защитил диссертацию в университете Манчестера, ныне проживающий в Швейцарии.

Доктор Efthymiou разработал программный симулятор пиродетектора в среде Labview, но

он, как и доктор Odon, использовал, классический математический аппарат и научной

новизны в математическую модель не привнес. Его диссертация рассматривает поведение

пиродетекторов для последовательности коротких импульсов большой скважности.

Опираясь на авторитетную работу Handbook of Modern Sensors доктора Jacob Fraden,

американца советского происхождения, в 2017 году автору впервые удалось получить ход

решения всех математических моделей пиродетектора, включая и временную область, а в

2018 исправить найденные ошибки, закончить ее и построить собственный программный

симулятор. Ознакомиться с работой автора можно во Всемирной библиотеке

books. google.com под названием Mathematical Modeling of a Pyroelectric Detector, а скачать

бесплатную версию симулятора со множеством настроек можно с личного сайта автора

pyrodetector.com. В настоящее время автор занимается исследованием проблемы ложных

срабатываний датчиков движения и повышения их обнаружительной способности к

нарушителю в охраняемом пространстве, а также продолжает работу по

усовершенствованию математического описания пиродетектора и определению его

постоянных времени. Учитывая вышесказанное, подведем итоги и сделаем выводы.

1. Теории пиродетектора во временной области до сегодняшнего дня не существует.

2. Полного и адекватного математического описания пиродетектора не существует.

3. Учитывая пункты 1 и 2, теории пассивного инфракрасного пироэлектрического

датчика движения и его математического описания не существует.

4. Методики экспериментального определения динамических характеристик и

постоянных времени пиродетектора не существует.

5. Учитывая пункт 4, методики экспериментального определения динамических

характеристик и постоянных времени датчиков движения не существует.

6. Утвержденных определений входной и выходной шкалы датчика движения не

существует.

7. Согласование между спецификациями пиродетектора и датчика движения, как

Автомат освещения на пиродетекторе | joyta.ru

Здесь представлена схема автомата управления освещением  на пироэлектрическом датчике, который включает свет, когда в комнату входит человек и выключает с небольшой задержкой при выходе из нее. Что собой представляет пироэлектрический датчик? Различные нагретые объекты, в том числе и человеческое тело, являются источниками инфракрасного излучения.

Это качество применяется при производстве пассивных датчиков движения в системах охраны помещений. Подобные датчики реагируют на незначительное  изменения теплового излучения, вызываемые передвижением объектов в охраняемом помещении. Такие датчики получили название пироэлектрические, и включают в себя инфракрасный приемник теплового излучения и предварительный усилитель на полевом транзисторе. Инфракрасный приемник — это особый фотоэлемент, который формирует электрический сигнал соразмерный уровню попадающего на него теплового излучения.

Схема содержит следующие функциональные узлы: непосредственно сам пироэлектрический  датчик PD1 с линзой Френеля, усилитель сигнала на операционном усилителе D1, фотореле и таймера задержки выключения лампы.

Фото реле предназначено, для того чтобы освещение включалось только в вечернее время.

При освещении фоторезистора R4 транзистор VT1 открыт и на его коллекторе появляется положительное напряжение. При появлении на резисторе R8 напряжения более 2 Вольт, транзистор VT2, работающий в режиме ключа, входит в состояние насыщения, ослабляя сигнал в точке последовательного соединения резисторов R7 и R5, тем самым, препятствуя включению освещения.

При входе в комнату в зоне контроля датчика резко меняется инфракрасный фон, что приводит к скачку напряжения (до 200 мВ) на входе S датчика. Далее непосредственно операционным усилителем D1 этот сигнал усиливается и через разделительный конденсатор C5 подается на вход реле времени. Путем подбора сопротивления резисторов R2 и R11 можно подрегулировать чувствительность автомата.

Сигнал, поступающий от D1, открывает транзистор VT3  тем самым, заряжая конденсатор C6. После того как зарядится конденсатор C6 напряжение через резистор R14 открывает транзистор VT4, который коммутирует реле К1. В свою очередь контакты реле включают лампу освещения Л1. Когда сигнал от операционного усилителя D1 пропадает, транзистор VT4 остается открытым пока конденсатор не разрядится. Время задержки отключения освещения зависит от номиналов R12, R14, C6. При указанных на схеме значениях задержка составляет примерно 70 сек.

Транзисторы VT1, VT3 можно заменить на КТ501(А-М), КТ502(А-Е), КТ3107(А-В). Транзистор VT2 — на любой из серии КТ505, КТ504, КТ503, КТ315, КТ312, транзистор VT4 на КТ603, КТ602, КТ601. Все резисторы типа МЛТ-0,125, резистор R13 — МЛТ-0,5.

О резисторах имеющих цветовую маркировку. Переменный резистор R3 предпочтительнее использовать многооборотный, типа СП-5-2В. Операционный усилитель можно заменить на К140УД6.

Силиконовый коврик для пайки

Размер 55 х 38 см, вес 800 гр….

Внимание! Так как элементы схемы находятся под напряжением электросети, то следует соблюдать меры электробезопасности при наладке прибора.

Источник: «Радиолюбителям-схемы для дома»  А.П.Кашкаров, А.Л.Бутов.

Принцип работы датчика движения для включения света http://steinel-krasnodar.ru

Что такое сенсор?

Сенсор — это элемент, который служит для электрического измерения неэлектрических величин.

Пиросенсоры (пассивные регистраторы движения)

Реагируют:
движение + тепло

Применение:
Для внутреннего/наружного использования.

Высокочастотные сенсоры
(активные регистраторы движения)

Действие:
Посылают и принимают сигналы при движении

Применение:
Для внутреннего использования

 

 

Как функционирует пассивный инфракрасный регистратор движения?
Тепловые лучи фокусируются с помощью сегментной линзы и направляются к пиродетектору. Тепловое тело движется в указанной области, тепловое излучение изменяется и пиродетектор создает напряжение. Это напряжение используется как сигнал для электроники. 

 

Что такое инфракрасное излучение?
Каждое тело, температура которого выше абсолютного нуля (-273° С), посылает электромагнитное излучение. Тепловое излучение хорошо подходит в качестве регистратора движения.

 

 

Устройство линзы Френеля.

— Соединение отдельных линз, которые располагаются по кругу

— Максимальный угол горизонтального охвата равен 180 градусам

— Больше половины главной зоны охвата линзы Френеля от STEINEL находится ниже линии горизонта оптического окна. Этим
также охватывается излучение в нижней части сенсора. (Защита от «подкрадывания»)

 

  

 

 

 

   

 

 

Строение мульти-линзы.

— Расположение полусферой большого числа отдельных линз — так называемая техника мульти-линз (MLT)

— MLT делает возможным охват сенсором зоны до 360 градусов.

— Не требуются отдельные приборы для защиты нижней части (от «подкрадывания»).

— MLT обеспечивает оптимальные условия для применения двойных и тройных пиросенсоров.

 

 

 

 

Основные узлы датчика движения.

 

 

 Важная информация для монтажа инфракрасного датчика движения:

Факторы, которые влияют на радиус действия PIR (пассивной инфракрасной сенсорной системы):

— Размер теплоизлучающего объекта

— Разница температур между объектом и окружающей средой: чем больше разница температур, тем больше радиус действия

— Погодные условия, такие как дождь, снег, туман и т.д.

— Направление движения теплоизлучающего объекта

— Скорость с которой объект движется через зону действия

!!!  Всегда выравнивать инфракрасный сенсор так, чтобы оптические сегменты охвата по отношению к тепловому излучению были по возможности заключены в рекомендуемом угле охвата.

  

 

Высокочастотный сенсор (HF)

Высокочастотный сенсор является активной системой из передатчика и приемника высоких частот.

Передатчик модуля высокой частоты посылает электромагнитные волны и принимает отражаемое от стен и объектов эхо.

Если движения в зоне охвата не наблюдается, отражаемое эхо остается постоянным и электроника не включает свет.

При движении в зоне охвата меняется картина отражённого сигнала.

Это изменение фиксируется измерительной техникой и оценивается.

Итог: свет автоматически включается.

Высокочастотная мощность составляет < 10 мВ = 1/10 излучаемой мощности сотового телефона или микроволновой печи.

Поэтому высокочастотный сенсор является только сигнализатором движения !.

 

 

 

 

Дальность действия датчиков

Датчики марки STEINEL имеют, как правило, дальность действия не более 12 м (HS 500: 20 м!), которая может быть уменьшена по радиусу.

 

 

Защита от подкрадывания

Непрерывный горизонтальный и вертикальный контроль зоны охвата сенсорной техникой марки STEINEL почти полностью предотвращает возможность подкрадывания под датчиком и, таким образом, обеспечивает достаточную безопасность.

     

Угол охвата линз Френеля

Датчики марки STEINEL, оснащенные линзами Френеля, имеют угол охвата 130°, 140° или 180° и предназначаются для контроля определенных участков территории.

 

Угол охвата мультилинз

Датчики марки STEINEL, оснащенные мультилинзой, благодаря большому углу охвата от 180° до 360° применяются для непрерывного контроля больших участков.

     

Заслонки

Ко всем датчикам прилагаются заслонки, вырезаемые в соответствии с зоной охвата (например. соседний участок, улица).

 

Диапазон поворота

Датчики марки STEINEL, имеющие угол охвата менее 180°, устанавливаются в требуемое положение путем поворота линз.

     

Угол раствора мультилинз

В зависимости от модели угол раствора мультилинзы находится между 90° и 180°, который охватывает зону подкрадывания.

 

Плавное включение света

Инновационная функция плавного включения света марки STEINEL позволяет лампу накаливания плавно включать на максимальную мощность света (100 %) и также ее выключать. Таким образом, плавное включение света не только приятно для глаз, но оно еще способствует увеличению срока эксплуатации лампы накаливания.

     

Установка сумеречного порога

Благодаря способности измерять яркость окружающей среды, сумеречные выключатели предотвращают включение светильника при дневном свете. С помощью регулировочной кнопки устанавливается порог яркости, при достижении которого производится включение света.

 

Время включения лампы

Все датчики и сенсорные светильники марки STEINEL оснащены таймером, который обеспечивает включение света на установленный период времени. Включение производится даже при малейшем движении в зоне охвата.

     

Постоянное освещение

При необходимости максимального освещения в течение продолжительного времени следует задействовать функцию постоянного света (4 часа), имеющуюся у большого ряда датчиков и сенсорных светильников марки STEINEL, двойным нажатием на сетевой выключатель.

 

Регулятор яркости

Функция регулировки яркости Watt-o-matic от STEINEL позволяет регулировать постоянное ночное освещение в диапазоне от 0 до50%. При наличии движения светильник включается на максимальную яркость на установленное время освещения.

 

Пироэлектрический преобразователь на полимерных сегнетоэлектриках

Зависимость пироэлектрического сигнала от времени (напряжение

на нагрузочном сопротивлении

R

e

) определяется выражением

U

(

t

) = (

γA

0

/C

)

e

t/R

е

C

е

t

Z

0

e

τ/R

е

C

е

T

0

dτ ,

(1)

где

A

0

— площадь облучаемой поверхности рабочего электрода,

C

=

C

кр

+

C

вх

— удельная теплоемкость пироэлектрика;

R

1

=

R

1

д

+

+

R

1

вх

;

R

д

— электрическое сопротивление датчика;

R

1

д

=

R

1

н

+

R

1

кр

;

T

0

— производная по времени усредненной по толщине

d

пироэлек-

трика температуры чувствительного слоя.

Рассмотренное выражение является основополагающим для рас-

чета различных режимов работы пироприемника. Как видно из урав-

нения, для определения

U

(

t

)

необходимо решить нестационарную за-

дачу распространения теплового потока внутри ЧЭ. Для этого нужно

знать конкретные параметры потока излучения, теплофизические ха-

рактеристики элементов датчика (поглощающего покрытия, рабочего

электрода, чувствительного элемента, несущей подложки) и условия

теплообмена с окружающей средой.

Сразу же следует отметить, что пиродетектор может работать толь-

ко в импульсном режиме облучения, так как в противном случае уста-

навливается стационарное распределение температуры

(

T

0

= 0)

и сиг-

нал становится равным нулю.

Для более детального анализа работы пиродетектора рассмотрим

задачу при следующих допущениях.

1. Тепловая инерционность поглощающего покрытия и облучаемо-

го электрода не учитывается. Это означает, что энергия излучения

мгновенно передается поверхности пироэлектрика в виде теплового

потока.

2. Разогрев пироэлектрического элемента осуществляется адиаба-

тически, т.е. нет теплооттока в окружающую среду.

В этом случае уравнение теплового баланса имеет простой вид

(

d/dt

)[

ρCd

(

T

T

0

)] = ΨΦ(

t

)

,

(2)

где

T

0

— начальная температура пироэлектрика;

ρ

— плотность пиро-

электрика;

ψ

— коэффициент поглощения потока излучения. Обычно

подбираются такие покрытия, что

ψ

практически равен единице. По-

этому в дальнейшем будем считать

ψ

= 1

.

Поставляя в выражение (1) найденное из уравнения (2) значение

(

d/dt

)

T

, получим

U

(

t

) = (

γS

0

/ρCd

)

(1

/C

)

e

t/R

е

C

е

t

Z

0

e

τ/R

е

C

е

Φ(

t

)

dτ .

(3)

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2006. № 2 95

Инфракрасный датчик присутствия

Инфракрасный датчик присутствия – один из видов устройств, фиксирующих движение. Датчик обнаруживает появление человека и его перемещение в контролируемой зоне. Применяют такие устройства с целью обеспечить охрану территории и автоматическое освещение. Их рабочее состояние достигается путем определения теплового излучения.

Инфракрасный датчик присутствия принимает информацию и передает ее в виде сигнала. Устройство могут выполнять разные функции:

  • сигнальные;
  • управляющие;
  • регулирующие;
  • измерительные.

С помощью сенсора контролируют уровень неэлектрических величин.

Инфракрасные устройства используют в зданиях и помещениях любого назначения, например, в школе, офисах, устанавливают в частных зданиях, государственных учреждениях. Освещение и управление розетками с помощью таких приборов приводит к сокращению затрат на электроэнергию.

Действие датчика

Тепловые лучи попадают в зону видимости сегментной линзы, откуда передаются к пиродетектору. Пока объект находится в контролируемой области, отмечается наличие напряжения, созданного пиродетектором. На это напряжение реагирует электроника. Таким путем и обеспечивается работа приборов.

Благодаря особенностям линзы, охватывается участок в форме квадрата. Это рабочая зона, на которой фиксируется даже незначительные изменения. Надежность устройства зависит от числа элементов линзы, их характеристик и расположения относительно друг друга.

Предусмотрено наличие двух зон – активной и пассивной, контролируемых датчиком. На изменения, произошедшие в первой зоне, пиродетектор реагирует, изменения на втором участке не фиксирует.

Инфракрасный датчик присутствия применяется при разделении территории на несколько участков с помощью сегментных линз. Именно при таких условиях устройство реагирует на тепловое излучение.

Передвижение объектов датчик воспринимает как колебания излучения на границах выделенных участков. Реакцией является образование импульса.

Основные виды устройств, фиксирующих тепловое излучение

Датчик Theben PresenceLight 180 Устанавливается на стену, применяется совместно с включателями, которые используются в ручном режиме. Возможна реакция на уровень освещенности и тепло человеческого тела или только присутствие человека.

Датчик Theben PresenceLight 360 монтируется на потолке. Применяется для тех же целей, что и предыдущий вариант устройства. Освежение отключается через определенный промежуток времени (минимальная продолжительность – 10 секунд, максимальная – 20 минут)

Датчиками движения называют приборы, которые реагируют на движущиеся, а не неподвижные предметы. Этим они отличаются от датчиков присутствия, настроенных на срабатывание при исчезновении, пропадании двигающихся объектов в контролируемой зоне.

Другими словами, прибор, контролирующий движение, должен сработать при нахождении человека внутри наблюдаемого пространства, когда он передвигается или замер, но хотя бы просто пошевелил пальцами. В то же время устройства контроля присутствия срабатывают тогда, когда люди полностью покинули помещение либо в нем остался совершенно замерший человек, не совершающий никаких движений.

Содержание статьи

  • Принципы работы датчиков движения
  • Датчики движения активного действия
  • Схемы подключения датчика
  • Выбор места установки и способа ориентации датчиков
  • Влияние посторонних объектов на работу датчиков

Принципы работы датчиков движения

Обе группы этих датчиков могут работать на основе:

  • улавливания звуковых колебаний чувствительными акустическими системами;
  • восприятия теплового излучения, вызываемого человеческим телом инфракрасными приемниками пассивного действия;
  • перекрытия невидимых человеческому глазу инфракрасных лучей, направляемых от излучателя к приемнику активным методом.

Существуют еще другие способы выявления движущегося человека, но они, как и акустический метод, используются редко. А в бытовых устройствах чаще всего применяются датчики движения, работающие с электромагнитными колебаниями волн, расположенных в инфракрасном спектре. Они описываются в этой статье.

Инфракрасные пассивные датчики движения (PIR) имеют конструкцию, состоящую из пироэлектрического ИК блока, главной линзы, которая в свою очередь состоит из ряда небольших линз и вспомогательных электронных элементов. Датчики движения срабатывают при возникновении и исчезновении ИК волны на фотоэлементе, где источником, в нашем случае, является человек. Датчики движения следят за изменением инфракрасного или ультразвуковых полей. Датчики присутствия работают на основе той же технологии, но они более чувствительны к изменению параметров.

У приемников ИК датчиков общий принцип работы.

Датчики движения и датчики присутствия улавливают инфракрасное излучение, распространяемое во все стороны от любых предметов, расположенных в зоне обзора. Тепловые лучи, как в обычной оптической системе, например, фотоаппарата попадают на сегментную линзу, работающую по принципу Френеля.

Эта стеклянная или из сортов оптических пластмасс конструкция создается с большим количеством концентрических секторов/сегментов, каждый из которых формирует узконаправленный пучок параллельных тепловых лучей на ИК сенсор.

Его еще называют термином «PIR-сенсор» потому, что он обладает пироэлектрическим эффектом — создает электрическое поле, пропорциональное получаемому тепловому потоку. Принятый им сигнал обрабатывается электронными устройствами.

У большинства конструкций датчиков пиродетектор работает с аналоговыми величинами. Примером может служить датчик движения серии HC-SR501.

Он обладает небольшими габаритами, работает на основе микросхемы, имеет три клеммы для подключения проводов питания и нагрузки, два регулировочных потенциометра. При срабатывании выдает управляющий электрический сигнал напряжением 3,3 вольта и ток в несколько миллиампер.

В последнее время стали внедряться блоки, осуществляющие двойное преобразование и обработку команд на основе цифровых сигналов.

Это позволяет использовать микропроцессорные устройства и компьютерные технологии для дальнейших преобразований сигнала и формирования различных алгоритмов управления автоматическими устройствами.

Как аналоговые электронные, так и цифровые датчики подключаются к блокам питания и имеют выходные устройства, коммутирующие нагрузку в первичной сети.

В алгоритм работы электроники закладывается один из принципов:

  • обнаружения движения;
  • срабатывания по пребыванию.

Когда в поле действия датчика появляется человек, то он своим присутствием вносит изменения в тепловой баланс окружающей среды, а все его передвижения фиксируются через линзу Френеля как объективом фотоаппарата. Электронные блоки срабатывают и выдают электрический сигнал на управляющий контакт.

На этом функции самого датчика заканчиваются, хотя процесс переключения исполнительных механизмов еще не выполнен, а мощности управляющего сигнала датчика движения для коммутации светильников освещения, включения звуковой сирены, отправления СМС на мобильный телефон или выполнения других задач недостаточно.

Этот сигнал необходимо усилить и обеспечить его передачу на мощный контакт для коммутации нагрузки.

Рассмотренный нами выше датчик движения HC-SR501 не может выполнить эти функции самостоятельно. Для их реализации можно собрать простой транзисторный ключ на биполярных транзисторах.

На клеммы VCC и GND у датчика движения и ключа подается питание =4,5÷20 вольт от дополнительного источника, а управляющий сигнал с вывода OUT датчика подводится на одноименную клемму усилителя. Нагрузка соответствующего напряжения подключается на выходную цепь.

Если использовать эту схему для включения мобильного телефона, то можно получать СМС на свой мобильник, которые будут сигналом о появлении нежданных гостей в охранной зоне.

В большинстве готовых модулей для схем освещения с датчиками движения встроен его усилитель и силовой контакт, коммутирующий схему нагрузки. У конструкций таких блоков, питаемых от сети ≈220 вольт, прямо на корпусе размещены три клеммы для подключения проводов, два из которых подают питание (фазу L и ноль N) а третий L’ совместно с нулем N используется для коммутации светильников.

Датчики движения активного действия

Приборы, работающие по принципу контроля канала между ИК излучателем и приемником, имеют примерно такой же алгоритм, настроены на общую частоту, как у пульта дистанционного управления телевизора или манипулятора беспроводной компьютерной мыши с их приемниками. Они могут иметь автономное, независимое от стационарной электрической сети питание.

При этом выполняется одна из схем расположения модулей прямого или поворотного способа образования тракта с помощью зеркал.

Схемы подключения датчика

Электрическая схема простого подключения показана на картинке.

При этом подключении режим работы светильника полностью соответствует алгоритму, заложенному электронной схемой, и настраивается потенциометрами регулировки.

На простых конструкциях датчиков устанавливается два регулятора:

1. LUX — уровня освещенности, при достижении которого происходит срабатывание датчика (к примеру, нет необходимости пользоваться электрическим светом в солнечную погоду). Для регулирования первоначально выставляется его наибольшее значение;

2. TIME — продолжительности включения таймера или, другим словами, отрезка времени, в котором будет гореть светильник после обнаружения движения. Обычно устанавливают минимальную величину, ведь при каждом новом движении датчик станет постоянно перезапускаться.

Обычно этих двух параметров регулировок достаточно для настройки управления бытовыми светильниками. У сложных охранных датчиков движения встречаются еще два потенциометра:

1. SENS — чувствительности или дальности действия. Им пользуются для уменьшения зоны контроля в тех случаях, когда ограничить ее изменением ориентации датчика движения не получается;

2. MIC — акустического уровня шумов встроенного микрофона, при котором срабатывает датчик. Но в бытовых условиях эта функция не нужна — датчик будет срабатывать от посторонних звуков проезжающих машин, детских возгласов…

Схема подключения светильника к двум датчикам

Этот способ используется в местах, когда возникает необходимость управлять освещением из двух удаленных точек с ограниченным обзором для одного датчика.

Одноименные клеммы приборов подключаются по параллельной схеме друг к другу и выводятся на сеть питания и осветительный прибор. При срабатывании выходного контакта любого датчика загорается светильник.

Схема подключения через выключатель

Этим способом пользуются, когда добавляют к действующему светильнику с выключателем блок датчика движения. При включенном выключателе схема полностью работает так, как она настроена электроникой. А при разомкнутом контакте фаза снимается с блока питания и датчик движения выводится из работы.

Практика показала, что среди владельцев квартир при выходе из помещения сохранилась привычка машинально отключать свет выключателем. После этого при заходе в комнату человека датчик движения оказывается выведенным из работы. Чтобы исключить подобные ситуации контакты выключателя шунтируют, чем осуществляется переход на предшествующую схему.

В этой схеме включенный выключатель полностью шунтирует выходной контакт датчика движения. Ее применяют, когда человек длительно находится в неподвижной позе, а выдержка у таймера маленькая и для включения светильника приходится делать лишние отвлекающие движения.

Схема подключения мощных нагрузок электромагнитными приборами

Как подключить датчик движения к прожектору? Блок датчика движения с маломощными контактами можно использовать для управления светом очень мощных осветительных приборов. Для этого используется промежуточное устройство — магнитный пускатель, реле или контактор соответствующих номиналов. Его обмотка подключается к маломощному контакту датчика, а силовой контакт коммутирует нагрузку системы осветительных приборов.

В этой схеме, как и во всех других, необходимо точно рассчитать коммутируемые мощности и подобрать под них силовые контакты. После включения в работу обязательно замеряют токи нагрузок и сравнивают их еще раз с мощностью контактов. Для надежной длительной работы системы необходимо создать запас по мощности.

Подобная схема с электромагнитными приборами способна длительно и надежно работать. Но, у нее есть два существенных недостатка:

1. повышенный уровень шума и возникающие электромагнитные помехи, сопровождающие процесс перемещения якоря во время переключений;

2. постоянный износ контактной системы вследствие разрядов, возникающих при разрыве цепи, что требует выполнения периодических профилактических работ.

Этих недостатков лишены симисторные и тринисторные схемы.

Схема подключения мощных нагрузок полупроводниковыми приборами

В этом случае отсутствуют всевозможные шумы и помехи. Но для работы полупроводникового прибора необходимо преобразовать управляющий сигнал датчика движения в гармонику, совпадающую по частоте с напряжением сети. Для этого создается специальная схема согласования, которая выдает переменный ток на управляющий электрод симистора.

При работе схемы согласования симистор открыт. и светильники горят. Когда управляющий сигнал отсутствует, то триак закрыт, а управляемое им освещение отключено.

Недостатком этой схемы является сложность конструкции согласующего сигнала электронного устройства.

Выбор места установки и способа ориентации датчиков

В зависимости от своей конструкции датчик движения может иметь различный угол наблюдения для контроля пространства от нескольких градусов до кругового обзора, который обычно применяется при потолочном креплении.

Эти углы распределяются в горизонтальной и вертикальной плоскостях, определяют зону наблюдения, указываются в документации.

Датчики, предназначенные для установки на стену, обычно имеют обзор порядка 110÷120 или 180 градусов по горизонту и 15÷20 — по вертикали.

Вне этого пространства никакие движения датчиками не фиксируются. Поэтому при установке датчика движения важно не только подбирать их по характеристикам обзора, но еще и регулировать после монтажа для корректировки направления. Конструкции с подвижным органом обзора облегчают наладку, а у остальных приборов надо очень тщательнее продумывать и выполнять первоначальный монтаж.

Потолочные датчики обычно имеют круговой обзор 360о по горизонтали, который распространяется конусом сверху вниз. Его зона контроля значительно больше, но она тоже может иметь непросматриваемое пространство в углах помещений.

Влияние посторонних объектов на работу датчиков

При монтаже и настройке датчика движения важно учесть условия их размещения, оценить влияние на их надежность расположенных рядом предметов и различных источников энергии. Тепловые нагреватели, колышущиеся ветки деревьев, проезжающие мимо автомобили, кабины поднимающихся/опускающихся лифтов и другие объекты могут вызывать частые ложные срабатывания устройств.

Когда нет возможности от них избавиться, то загрубляют чувствительность прибора потенциометром или экранируют зону помех.

Читайте наш Телеграм-канал https://t.me/ieport_svoimi_rukami

Читайте также: Носледние новости России и мира сегодня.

Термобатареи и пиродетекторы

Термобатареи и пиродетекторы предлагают два разных подхода к обнаружению и измерению тепловой энергии. Они работают по-разному; термобатареи используют термопары для измерения разницы температур, тогда как пиродетекторы используют пироэлектрический эффект для распознавания изменений температуры путем обнаружения изменений в получаемом инфракрасном излучении.

Excelitas предлагает широкий ассортимент пиродетекторов, подходящих для обнаружения движения и обнаружения проникновения.Компания Excelitas первой представила семейство детекторов с цифровым выходом сигнала — семейство действительно цифровых пироэлектрических инфракрасных детекторов DigiPyro®, а также предлагает «умные» модели DigiPyro® с полной интеграцией электроники движения. В их ассортимент также входят пироэлектрические датчики SMD для облегчения крупносерийного производства, совместимого с SMT, в ключевых приложениях обнаружения движения и присутствия, таких как энергосберегающие автоматические выключатели света, активируемые движением.

Модули датчика термобатареи для общих применений термометрии состоят из датчика термобатареи, установленного на печатной плате с разъемом, и включают встроенную температурную компенсацию и калибровку.Также доступны датчики на термобатареях со встроенной обработкой, предлагающие либо цифровые, либо аналоговые выходы. Продукты DigiPile подходят для термометрии, пирометрии и бесконтактного измерения температуры. Аналоговые устройства воспринимают тепловое излучение объектов и преобразуют его в аналоговое напряжение.

Семейство модулей массивов термобатарей Excelitas CoolEye предлагает массивы термобатарей в различных конфигурациях на печатной плате с микроконтроллером, EEPROM, АЦП, интерфейсом связи и 4-контактным разъемом. Модули также содержат встроенную оптику. Эти массивы теперь расширяются до 32 пикселей в строке и обеспечивают считывание изображений с низким разрешением для обнаружения присутствия, энергосбережения, приложений сигнализации и бесконтактного измерения температуры.

Excelitas предлагает ряд детекторов на термобатареях и пиродетекторов специально для обнаружения и мониторинга газа, оснащенных специализированными узкополосными фильтрами для различных типов газов в сочетании с эталонным фильтром.

пироэлектрических детекторов, поясняется энциклопедией RP Photonics; сегнетоэлектрический кристалл, спектральная характеристика, активная площадь, длительность импульса, чувствительность и динамический диапазон, полоса пропускания, микрофонность

Энциклопедия > буква П > пироэлектрические детекторы

можно найти в Руководстве покупателя RP Photonics.Среди них:

Дополнительные сведения о поставщике см. в конце этой статьи энциклопедии или перейдите на страницу

.

Вас еще нет в списке? Получите вход!

Используя наш рекламный пакет, вы можете разместить свой логотип и далее под описанием вашего продукта.

Определение: детекторы света на основе пироэлектрического эффекта

Альтернативный термин: пироэлектрический датчик энергии

Более общий термин: детекторы света

Немецкий: пироэлектрический детектор

Категории: фотонные устройства, обнаружение и характеристика света

Как цитировать статью; предложить дополнительную литературу

Автор: Др.Рюдигер Пашотта

URL: https://www.rp-photonics.com/pyroelectric_detectors.html

Пироэлектрические датчики — это датчики света, основанные на пироэлектрическом эффекте. Они широко используются для обнаружения лазерных импульсов (а не непрерывного света), часто в инфракрасной области спектра и с возможностью очень широкого спектрального отклика. Пироэлектрические детекторы используются в качестве центральных частей многих измерителей оптической энергии и обычно работают при комнатной температуре (т. д., без охлаждения). По сравнению со счетчиками электроэнергии на основе фотодиодов они могут иметь гораздо более широкую спектральную характеристику.

Существуют различные другие применения пироэлектрических датчиков, например, обнаружение пожара, спутниковое обнаружение инфракрасного излучения и обнаружение людей по их инфракрасному излучению ( детекторы движения ).

Принцип работы

Фигура 1: Пироэлектрические детекторы. Источник: Excelitas Technologies

Сначала рассмотрим основной принцип работы.Пироэлектрический детектор содержит кусок сегнетоэлектрического кристаллического материала с электродами с двух сторон — по сути, это конденсатор. Один из таких электродов имеет черное покрытие (или обработанную поглощающую металлическую поверхность), на которую воздействует падающее излучение. Падающий свет поглощается покрытием и, таким образом, также вызывает некоторый нагрев кристалла, поскольку тепло передается через электрод в кристалл. В результате кристалл производит некоторое пироэлектрическое напряжение; можно электронным способом определить это напряжение или, альтернативно, ток, когда напряжение поддерживается постоянным. При постоянной оптической мощности этот пироэлектрический сигнал в конечном итоге исчезнет; поэтому устройство не подходит для измерения интенсивности непрерывного излучения. Вместо этого такой детектор обычно используется со световыми импульсами; в этом случае получается биполярная импульсная структура, где сначала получают напряжение в одном направлении, а после импульса напряжение в противоположном направлении.

По такому принципу действия пироэлектрические извещатели относятся к тепловым извещателям: они реагируют не непосредственно на излучение, а только на выделяемое тепло.

В простом объяснении детектор был бы относительно чувствителен к колебаниям температуры окружающей среды. Поэтому часто используют дополнительный компенсирующий кристалл, который подвергается практически тем же температурным колебаниям, но не падающему свету. Взяв разность сигналов обоих кристаллов, можно эффективно снизить чувствительность к изменениям внешней температуры.

Пироэлектрические заряды обычно обнаруживаются с помощью операционного усилителя (OpAmp) на основе полевых транзисторов (JFET) с очень низким током утечки.

Сегнетоэлектрические кристаллические материалы

Только небольшая группа кристаллов обладает достаточно низкой кристаллической симметрией (например, моноклинной) для проявления сегнетоэлектрических свойств и пироэлектрического эффекта. Они имеют электрическую поляризацию, которая зависит от температуры и, таким образом, приводит к пироэлектрическим зарядам при изменении температуры.

Особенно высокая чувствительность достигается при использовании триглицинсульфата (TGS, (NH 2 CH 2 COOH) 3 ·H 2 SO 4 ).Однако этот материал имеет довольно низкую температуру Кюри — 49 °C; выше этой температуры сегнетоэлектрические свойства исчезают. Несколько более высокая температура Кюри 61 °C получена для модифицированной формы этого материала, дейтерированного триглицинсульфата (ДТГС). Оба материала, однако, неприемлемы для применений, где нельзя гарантировать, что температура всегда остается достаточно ниже температуры Кюри. Обратите также внимание на то, что пироэлектрический отклик значительно увеличивается сразу после температуры Кюри, что влияет на калибровку.Кроме того, существует риск деполирования при более высоких температурах. Кроме того, TGS и DTGS водорастворимы, гигроскопичны и хрупки, поэтому не подходят для надежных счетчиков оптической энергии.

Другими сегнетоэлектрическими материалами, относящимися к группе перовскитов, являются титанат цирконата свинца (PZT, PbZrTiO 3 ) и титанат свинца (PT, PbTiO 3 ). Их необходимо использовать в керамической форме (например, в виде осажденных тонких пленок), поскольку большие кристаллы трудно изготовить; дополнительные легирующие примеси необходимы для стабильности при комнатной температуре.Эти материалы можно производить с относительно низкой стоимостью, и они намного прочнее, чем TGS.

Материалом с очень высокой температурой Кюри и общей высокой надежностью является танталат лития (LiTaO 3 ), который поэтому часто используется, несмотря на его более низкий пироэлектрический отклик.

Параметры производительности

Спектральный отклик

Как обычно для тепловых детекторов, спектральный отклик может быть очень широким; требуется только достаточно широкополосное поглощение.

Пироэлектрический датчик может быть оснащен инфракрасным фильтром, который пропускает только свет в определенном диапазоне длин волн.

Активная область

Активная область обычно представляет собой круглый диск или прямоугольную область диаметром от нескольких миллиметров до нескольких десятков миллиметров. Ориентировочно детекторы для более высоких энергий импульса имеют большую активную площадь.

Отражательная способность поверхности

В принципе, пироэлектрический детектор должен идеально поглощать весь падающий свет, чтобы иметь максимально возможную чувствительность.Однако для быстрого отклика желательно использовать тонкое поглощающее покрытие, которое находится на отражающем металлическом электроде, или просто металлический электрод с обработанной структурой поверхности для усиления поглощения. Следовательно, на практике может иметь место значительная отражательная способность (порядка 50%).

Максимальная длительность импульса

Для правильной работы такого детектора входные импульсы должны быть достаточно короткими. Максимально допустимая ширина импульса существенно различается в разных моделях; например, это может быть несколько десятков микросекунд.Импульсы лазера с модуляцией добротности всегда достаточно короткие.

Чувствительность и динамический диапазон

Пироэлектрические детекторы обычно используются для обнаружения импульсов с энергией импульса в области наноджоулей или микроджоулей. Самые чувствительные устройства имеют минимальный уровень шума значительно ниже 100 пДж, так что даже энергия импульса в несколько наноджоулей может быть измерена с достаточной точностью. В то же время могут быть разрешены импульсы с энергией до 10 мкДж, так что эффективный динамический диапазон равен e.грамм. 40 дБ для измерения энергии.

Другие устройства оптимизированы для гораздо более высоких энергий импульса, например. несколько джоулей, но имеют более высокий уровень шума, что позволяет измерять энергию импульса до десятков микроджоулей вместо наноджоулей.

Обратите внимание, что может существовать дополнительное ограничение допустимой средней мощности. Это означает, что для максимально возможной частоты следования импульсов необходимо ограничивать энергию импульса, иначе будет слишком сильный нагрев датчика.

Ширина полосы обнаружения

Типичная полоса обнаружения пироэлектрического детектора составляет несколько килогерц, а иногда даже десятки килогерц. Это довольно быстро по сравнению со многими другими тепловыми детекторами, такими как термопары и термобатареи, и возможно из-за небольшой тепловой емкости компактного кристалла детектора. (Электрическая емкость, в принципе, также может быть ограничивающим фактором, но обычно существенное значение имеет время тепловой релаксации.) Для особо быстрого отклика можно использовать тонкие металлические электроды с обработанной поглощающей поверхностью, минимизирующие теплоемкость.

Поставщики часто указывают вместо истинной полосы пропускания максимально допустимую частоту повторения импульсов, при которой можно измерить энергию каждого импульса. На самом деле это количество, которое наиболее актуально для пользователей. Такой детектор можно использовать, например, для контроля флуктуаций энергии импульса лазера с модуляцией добротности. Для измерения только средней энергии импульса можно просто использовать медленный тепловой детектор, который выдает среднюю мощность, и разделить ее на частоту повторения импульсов.

Частота повторения импульсов лазера с синхронизацией мод слишком высока; здесь пришлось бы использовать фотодиод.

Реакция на звук (микрофония)

Все пироэлектрические кристаллические материалы также являются пьезоэлектрическими. Следовательно, пироэлектрический детектор также будет реагировать на входящие звуковые волны, то есть он действует как микрофон, что обычно нежелательно. Такая микрофония может быть подавлена, например. при правильном монтаже и экранировании кристалла.

Поставщики

В Руководстве покупателя RP Photonics указаны 10 поставщиков пироэлектрических детекторов.Среди них:

AMS Technologies

AMS Technologies предлагает широкий выбор цифровых и аналоговых пироэлектрических ИК-детекторов (PIR) в конфигурациях с одним, двумя и четырьмя элементами, идеально подходящих для обнаружения движения или обнаружения газа во многих областях применения:

  • одноэлементный элементные ИК-датчики в металлическом корпусе ТО-5, аналоговые или цифровые, одно- или двухканальные, с термокомпенсацией, для обнаружения газа или цифровые, для датчиков движения, устанавливаемых горизонтально, также на больших расстояниях
  • четырехэлементные ИК-детекторы в металлическом корпусе TO-5, аналоговые или цифровые, с одним или двумя выходами, для потолочного монтажа на короткие, средние и большие расстояния устройства обнаружения движения
  • маломощные цифровые двух- и четырехэлементные ИК-датчики в корпусах TO-5 или LCC SMD, для обнаружения движения на коротких, средних и больших расстояниях с питанием от батарей

Gentec Electro-Optics

Gentec Электрооптика предлагает выбор пироэлектрических измерительных головок для измерения высокоэнергетических лазерных импульсов до 3. 9 J, а также различные совместимые дисплеи и интерфейсы ПК. Существуют также пироэлектрические детекторы мощности. Также доступны дискретные пироэлектрические тепловые детекторы.

Вопросы и комментарии от пользователей

Здесь вы можете оставить вопросы и комментарии. Если они будут приняты автором, они появятся над этим абзацем вместе с ответом автора. Автор принимает решение о принятии на основе определенных критериев. По существу, вопрос должен представлять достаточно широкий интерес.

Пожалуйста, не вводите здесь личные данные; в противном случае мы бы удалили его в ближайшее время. (См. также нашу декларацию о конфиденциальности.) Если вы хотите получить личную обратную связь или консультацию от автора, свяжитесь с ним, например. по электронной почте.

Отправляя информацию, вы даете свое согласие на возможную публикацию ваших материалов на нашем веб-сайте в соответствии с нашими правилами. (Если вы позже отзовете свое согласие, мы удалим эти материалы. ) Поскольку ваши материалы сначала просматриваются автором, они могут быть опубликованы с некоторой задержкой.

См. также: счетчики оптической энергии, тепловые детекторы
и другие товары в категориях фотонные устройства, обнаружение и характеристика света

Поделитесь этим с друзьями и коллегами, например. через социальные сети:

Эти кнопки обмена реализованы с учетом конфиденциальности!

Код для ссылок на других сайтах

Если вы хотите разместить ссылку на эту статью на каком-либо другом ресурсе (например,грамм. ваш веб-сайт, социальные сети, дискуссионный форум, Википедия), вы можете получить необходимый код здесь.

HTML-ссылка на эту статью:

   
Статья о пироэлектрических детекторах

в
Энциклопедия RP Photonics

С изображением для предварительного просмотра (см. поле чуть выше):

   
alt="article">

Для Википедии, например. в разделе «==Внешние ссылки==»:

  * [https://www.rp-photonics.com/pyroelectric_detectors.html 
статья о «Пироэлектрических детекторах» в Энциклопедии RP Photonics]

Показания пиродетектора, соответствующие эмиссии ТГц излучения в…

Контекст 1

… область спектра от 0,1 до 10 ТГц представляет большой интерес для ряда экспериментов в разных областях исследований. Источник терагерцового излучения может быть получен в СПАРК как когерентное переходное излучение, испускаемое как сжатым, так и продольно-модулированным пучком, пересекающим металлическую фольгу, расположенную под углом 45 o к направлению распространения луча. В статье описано состояние ТГц источника в СПАРК и результаты его характеристики. В последнее десятилетие были предприняты большие усилия по использованию излучения в так называемой терагерцовой щели.Этот спектральный интервал, примерно расположенный между микроволновым и дальним инфракрасным диапазоном (0,1—10 ТГц), до сих пор мало изучен, в основном из-за отсутствия интенсивных и стабильных источников излучения. Источник терагерцового излучения с линейным управлением может быть создан в СПАРК как когерентное переходное излучение (КИП), испускаемое как ультракоротким электронным пучком высокой яркости (КЭП), так и продольно-модулированным пучком [1], [2]. ТГц-излучение от CTR генерируется, когда сгусток релятивистских электронов проходит через границу раздела вакуум-металл.Каждый электрон в сгустке излучает излучение, спектр которого зависит от продольного размера сгустка через форм-фактор F ( λ ) [3], определяемый как преобразование Фурье продольного профиля сгустка, λ — длина волны излучения. Действительно, общая интенсивность излучения I (λ) = I sp [N + N (N − 1) F (λ)], где I sp — интенсивность излучения одной частицы (например, переходное излучение, синхротронное излучение,. ..), преобладает некогерентное излучение, пропорциональное числу частиц в сгустке, N , в случае, если длина сгустка больше длины волны излучения.В случае коротких сгустков испускание излучения когерентно и пропорционально N 2 , на длинах волн порядка или больше длины сгустка, поэтому чем короче длина сгустка, тем выше и шире полосность спектра. Техника группирования скоростей, основанная на вращении продольного фазового пространства из-за коррелированного чирпа времени и скорости в электронном сгустке, может быть использована для сжатия сгустка до длительности менее пс с использованием прямолинейных траекторий при относительно низкой энергии [4]. , [5].Мощное узкополосное, т. е. монохроматическое, терагерцовое излучение может генерироваться также с помощью продольно-модулированного пучка, так называемого гребенчатого пучка [1], [2], [6]. Гребенчатый пучок представляет собой цепочку из n электронных суб-пс, сотен сгустков пКл, полученную путем освещения фотокатода цугом очень коротких лазерных импульсов с терагерцовой частотой следования. Если предположить мгновенную эмиссию на фотокатоде, то каждый лазерный импульс будет создавать диск электронов, который, модулируемый силами продольного пространственного заряда, будет демонстрировать пилообразное распределение энергии вдоль направления распространения.В присутствии дисперсионной системы модуляция энергии снова превратится в модуляцию плотности, восстановив тем самым гребенчатое продольное распределение, присутствующее на фотокатоде. Если такой пучок падает на экран переходного излучения (ПИ), то в SPARC наблюдается излучение КИ на ТГц частотах. Продольный форм-фактор такого распределения для n µ-импульсов, расположенных на равном расстоянии друг от друга, представляет собой одиночную линию с частотой повторения гребенки, интенсивность которой одинакова, так как все электроны заключены в одиночный µ-сгусток, а спектр имеет вид сильно подавлен вне частоты повторения гребенки.Схема обнаружения терагерцового излучения показана на рис. 2. CTR генерируется на границе между вакуумом и экраном из алюминированного кремния, расположенным под углом 45 o по отношению к оси луча. Обратное излучение УПИ, отраженное перпендикулярно направлению луча, выводится из вакуумной трубки через кварцевое окно с z-образным вырезом и собирается с помощью двух параболических зеркал, расположенных под углом 90°, для фокусировки на ТГц-диапазон. детектор. Можно использовать либо пироэлектрические детекторы, либо детекторы с ячейками Голея в рабочем спектральном диапазоне 0.1 — 3 ТГц и 0,04 — 10 ТГц соответственно. Граничные частоты оцениваются примерно в 150 ГГц и 5 ТГц из-за конечного размера экрана, приемистости оптики и т. д. и пропускания кварцевого окна соответственно. Три линейных столика с дистанционным управлением могут регулировать положение детектора по осям x, y и z, что позволяет отображать площадь детектора (x, y) и оптимизировать продольное положение (z) относительно фокальной плоскости. Чтобы полностью охарактеризовать терагерцовый спектр, необходимо использовать полосовые фильтры с характеристической частотой 0.38 — 1,5 — 2,5 — 3,4 — 4,3 — 4,8 ТГц [7], можно вставить между ТГц источником и детектором. Кроме того, для выбора поляризации можно использовать поляризатор из проволочной сетки. ТГц-источник SPARC был охарактеризован при различных условиях пучка, т.е. различные заряды луча, коэффициенты сжатия РЧ и формы лазерных импульсов, чтобы использовать более широкий диапазон режимов когерентного излучения. Во всех случаях энергия пучка составляла около 100 МэВ. Во время первого запуска был исследован режим высокого заряда (500 пКл), чтобы подчеркнуть важность продольного сжатия пучка как для расширения частотного диапазона, так и для увеличения интенсивности терагерцового излучения, генерируемого CTR.Сравнивая на рис. 3 сигнал терагерцового излучения, обнаруженный пиродетектором, можно оценить коэффициент усиления в 25 раз при сжатии пучка длительностью 2 пс в 4 раза до 500 фс; эффект более короткой длительности импульса еще более заметен в пиковой мощности и энергии. Пик синей кривой соответствует средней мощности 120 мкВт. Были исследованы флуктуации электронного пучка от импульса к импульсу, влияющие на стабильность терагерцового импульса, которые составляют около 10% и в основном связаны с зарядом, т. е. числом электронов. , нестабильность.Детальное исследование спектрального излучения CTR было выполнено в режиме группировки по скорости с пучком, сжатым до коэффициента 14 (среднеквадратическая длительность 260 фс после сжатия) и с компенсацией эмиттанса. На рис. 4 показана средняя мощность CTR в зависимости от частот, выбранных используемыми полосовыми фильтрами [7], и показано расширение спектра CTR до частот до 5 ТГц. Поскольку интенсивность и распространение на более высокие частоты ограничены пропусканием кварцевого окна, мы планировали заменить его алмазным окном.Это позволило бы расширить диапазон достижимых частот до 10 ТГц, открыв путь к широкой панораме приложений. Считываемые сигналы с детектора (как пироэлектрического, так и ячейки Голея) позволили оценить пиковую мощность терагерцового источника. Эти данные представлены на рисунках на рис. 5 (сплошные символы), наложенные на ожидаемые значения моделирования. Сообщается также о тех же показателях качества для существующих терагерцовых источников вместе с ожидаемыми характеристиками для будущих источников SPARX [8] и FERMI [9]. Первые измерения, посвященные формированию и оптимизации цугов электронных импульсов для генерации терагерцового излучения, были проведены [6], [10] при n = 2. Мы работали с двумя гауссовыми продольными профилями со среднеквадратичной длиной 0,18 пс и расстоянием между ними 4,3 пс. Общий извлеченный заряд составил 180 пКл. Чтобы выделить излучение CTR на терагерцовой частоте и увеличить его интенсивность, межимпульсное расстояние было уменьшено, а профиль импульса сжат за счет ВЧ-компрессии, т.е. режима группировки по скорости.Хотя два импульса четко не разделены, желаемое расстояние гребенки 0,7 пс (рис. 6) было получено при работе с фазой впрыска первой ускоряющей секции при -99° от ускорения на гребне (более — режим сжатия). Форм-фактор такого распределения представлен на рис. 7а), демонстрируя небольшую модуляцию с центром на частоте гребенки, т. е. 1,5 ТГц, которая, как ожидается, будет усиливаться в случае четко разделенных импульсов. Средняя мощность CTR для горизонтальной составляющей поляризации и на частоте гребенки была измерена в SPARC с помощью детектора ячейки Голея и показана на рис. 7б). Использовался полосовой фильтр с центральной частотой 1,5 ТГц и поляризатор с проволочной сеткой для выбора желаемой поляризации. Предусмотрены дальнейшие измерения для лучшего контроля расстояния между импульсами и длительности длительности для выбора как частоты гребенки, так и интенсивности излучения. Источник высокоинтенсивного терагерцового излучения, управляемый линейным ускорителем, исследуется в SPARC с использованием электронных пучков высокой яркости. Как стандартные, т. е. ультракороткие пучки, так и новые схемы, т. е. гребенчатые пучки, могут использоваться для генерации соответственно мощного широкополосного или монохроматического и перестраиваемого ТГц-излучения, что интересно для нескольких приложений.Экспериментальные результаты подтверждают очень хорошие характеристики терагерцового источника SPARC по сравнению с существующими во всем мире источниками, такими как когерентное синхротронное излучение, испускаемое источниками света 3-го поколения, а также излучением специализированных ЛСЭ и линейных ускорителей с рекуперацией энергии. Более примечательным является выигрыш примерно на два порядка по сравнению с настольными лазерными излучателями. В частности, измеренные значения Пиковой мощности позволяют предположить возможность выполнения накачки-зонда ТГц …

пиродетекторного элемента — Перевод на французский язык — примеры английский

английский

арабский Немецкий английский испанский язык Французский иврит итальянский японский язык нидерландский язык польский португальский румынский русский Шведский турецкий китайский язык

Французский

Синонимы арабский Немецкий английский испанский язык Французский иврит итальянский японский язык нидерландский язык польский португальский румынский русский Шведский турецкий китайский язык

Эти примеры могут содержать нецензурные слова, основанные на вашем поиске.

Эти примеры могут содержать разговорные слова на основе вашего поиска.

Другие переводы

пиродетекторный элемент с эпитаксиально выращенным пироэлектрическим слоем и способ его изготовления

pyrodetecteur comportant une cupe pyroélectrique formée par croissance épitaxiale et son procédé de réalisation

новый тип пиродетекторного элемента , эпитаксиально выращенный с помощью буферных слоев на подложке из монокристаллического кремния, позволяет создавать массив пиродетекторов со схемой считывания и усиления, интегрированной на общей подложке

un nouveau pyrodetecteur formé par croissance épitaxiale à l’aide de кушетки тампоны на субстрате монокристаллина кремния, qui permet de réaliser un réseau de pyrodecteurs avec un Circuit de l’amplification dans le substrat commun Ничего не найдено для этого значения.

Предложить пример

Показать больше примеров

Результаты: 2. Точно: 2. Истекшее время: 220 мс.

Предложить пример

Новая серия цифровых пиродетекторов нового поколения с низким энергопотреблением DigiPyro® для обнаружения движения с батарейным питанием PYD 1588, PYD 1598 – PYQ 1548 DigiPyro®

Интегральные схемы

Дискретные компоненты

Соединители и структурные компоненты

Сборочный блокМодули и аксессуары

Блоки питания и силовые модули

Электронные материалы

Набор инструментов и тестов

Электрические инструменты и материалы

Мехатроника

Обработка и настройка

Применение пироэлектрических сенсоров на основе пленок ПВДФ для регистрации спектров ЭПР по тепловому выделению

Сенсоры (Базель). 2021 декабрь; 21(24): 8426.

Фейсал Мохд-Ясин, академический редактор

Поступила в редакцию 18 ноября 2021 г.; Принято 15 декабря 2021 г.

Abstract

Пироэлектрики представляют собой широкий класс материалов, которые изменяют свою поляризацию при изменении температуры системы. Этот эффект используется для ряда различных коммерческих и промышленных приложений, начиная от простых тепловых датчиков и лазерных интерферометров и заканчивая сбором водяного пара. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) — мощный инструмент для изучения структуры и динамики материалов с неспаренными электронами.Поскольку нагрев сопровождается резонансным изменением ориентации электронных спинов во внешнем магнитном поле, пироэлектрики могут быть использованы в качестве универсальных детекторов для так называемой косвенной регистрации сигнала ЭПР. В этой работе мы исследовали три различных типа стандартных пироэлектрических пленок PVDF (поливинилидендифторида) с покрытиями из оксида индия-олова, Cu/Ni и Au, чтобы определить их чувствительность к обнаружению сигналов ЭПР. Было показано, что все пленки способны детектировать спектры ЭПР около 1 мкг стандартного стабильного свободного радикала с выделением тепла.Сравнительное исследование, основанное на расчете шумовой эквивалентной мощности и удельной обнаружительной способности по экспериментальным спектрам, показало, что пленка ПВДФ с покрытием Au является наиболее перспективным активным элементом для измерения сигнала ЭПР. Используя наилучшую достигнутую чувствительность, дается оценка, достаточно ли этого для использования пиродетектора на основе ПВДФ для косвенной регистрации спектров ЭПР по рекомбинационному выделению тепла или нет.

Ключевые слова: пироэлектрические датчики, ПВДФ, электронный парамагнитный резонанс, выход реакции, обнаруженный магнитный резонанс, непрямое обнаружение электронного парамагнитного резонанса, DPPH

1.Введение

Пироэлектрические и пьезоэлектрические датчики на основе гибких пленок ПВДФ (поливинилидендифторида) успешно применяются во многих областях техники, медицины и научных исследований [1,2,3,4,5,6,7,8] . В частности, пироэлектрические свойства таких пленок, предварительно поляризованных в сильном электрическом поле для повышения их работоспособности, используются для регистрации излучения в различных энергетических диапазонах, в основном в инфракрасном и терагерцовом. Эти детекторы могут иметь различную форму и вырезаются из пленок ПВДФ толщиной в несколько микрон (чаще всего 28 мкм), металлизированных с обеих сторон для регистрации пироэлектрического сигнала.Для измерения интенсивности постоянного потока излучения его необходимо модулировать по интенсивности пространственным модулятором луча, так как пироэлектрический датчик реагирует на изменение температуры, а не на абсолютную температуру. Модулированный сигнал усиливается чувствительным малошумящим усилителем (МШУ) и регистрируется синхронным усилителем. Чаще всего в качестве МШУ используется схема трансимпедансного операционного усилителя, работающего в токовом режиме. Такая схема обнаружения характеризуется высокой чувствительностью и хорошей помехозащищенностью, что позволяет регистрировать очень слабые тепловые потоки и их изменение на частоте модуляции [9]. Выбор правильных параметров при проектировании схемы обеспечивает ее хорошую устойчивость [10].

Пироэлектрические датчики могут использоваться не только для измерения слабых внешних тепловых потоков, но и для изучения других процессов, приводящих к переменному во времени нагреву. Нагрев сопровождает, например, явление электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), заключающееся в резонансном изменении ориентации спинов электронов во внешнем магнитном поле под действием резонансного поля микроволнового (СВЧ) облучения [11].Такое изменение ориентации спина приводит к поглощению энергии МВ поля в резонансе образцом, содержащим свободные радикалы. Зависимость особенностей такого поглощения от химического строения радикалов и кинетики химических реакций с их участием составляет предмет спектроскопии ЭПР. Спектры стандартной непрерывной волны (CW) ЭПР записывают, помещая образец в поле СВЧ излучения постоянной частоты и изменяя внешнее магнитное поле B0 до тех пор, пока не будет выполнено условие резонанса. В экспериментальной установке МВ поле создается в резонаторе (обычно прямоугольной или цилиндрической полости), в который вводится образец (порошок, раствор или монокристалл). Резонатор имеет критическую связь, что означает, что падающая мощность от источника МВт полностью поглощается резонатором. Дополнительное поглощение образцом во время резонанса приводит к расстройке резонатора и отражению мощности СВЧ, что регистрируется кристаллическим детектором, расположенным вне резонатора.Амплитудная модуляция B0 с частотой обычно 100 кГц увеличивает отношение сигнал/шум (S/N) и отвечает за производную форму спектров CW ЭПР. Чувствительность спектроскопии непрерывного ЭПР позволяет обнаруживать свободные радикалы со средним количеством порядка 10 10 –10 11 штук на образец. Резонансное изменение ориентации такого числа спинов приводит к поглощению мощности в диапазоне 0,5–5 нВт. Средняя энергия, затрачиваемая при резонансе в результате переориентации одного спина в магнитном поле 350 мТл при комнатной температуре, составляет около 10 -8 эВ.

Поскольку поглощение энергии образцом приводит к его нагреву, этот нагрев можно использовать для регистрации спектров ЭПР вместо стандартного измерения мощности СВЧ, отраженной от резонатора. Ранее такие попытки предпринимались с использованием болометров [12], чувствительных микрофонов [13] и пироэлектрических детекторов [14]. Несмотря на обнадеживающие результаты, достигнутые в этих работах, регистрация ЭПР по тепловыделению не получила широкого распространения. Основной причиной обычно является более низкая чувствительность по сравнению со стандартной схемой обнаружения CW EPR.Ситуация принципиально иная, если наблюдение ведется с использованием рекомбинации короткоживущих радикальных пар вместо отдельных долгоживущих свободных радикалов. В этом случае стандартный метод ЭПР часто неприменим из-за низкой средней концентрации радикалов из-за их быстрой рекомбинации. Вместо этого можно использовать метод косвенной регистрации спектров ЭПР. Этот метод называется RYDMR (Reaction Yield Detected Magnetic Resonance) [15] и может быть использован, например, для регистрации спектра ЭПР парамагнитных частиц, образующих спин-коррелированные радикальные пары. В RYDMR резонансный энергетический отклик образца зависит от коллективной спиновой кратности рекомбинирующей пары и может во много раз превышать энергию, затрачиваемую на переворот спина, достигая нескольких эВ. Часто повторно запечатанной энергии достаточно, чтобы электронно возбудить одну из молекул, образовавшихся после рекомбинации. В результате резонансное изменение интенсивности люминесценции возбужденных состояний повторяет спектры ЭПР обоих радикалов, составляющих рекомбинирующую пару. Из-за высокого энергетического отклика и близкой к единице разности населенностей между коллективными спиновыми подуровнями коррелированной пары оптическая регистрация (ОДМР) короткоживущих (0.1–1 мкс) ион-радикальных пар дает выигрыш в чувствительности порядка 10 7 –10 8 по сравнению со стандартным непрерывным ЭПР [16,17]. Следует отметить, что этот выигрыш обеспечивается также чрезвычайно низким уровнем собственных шумов фотоумножителей [18], которые используются при регистрации сигнала по интенсивности рекомбинационной люминесценции. Помимо рекомбинационной люминесценции, спектры ЭПР парамагнитных частиц, участвующих в рекомбинации, могут быть зарегистрированы по резонансному изменению интенсивности оптического поглощения (АЗМО) [19] или по наведенному току фотопроводимости (ПКТМО, ЭДМР) [20].В последние два десятилетия использование косвенных методов обнаружения ЭПР в основном связано с изучением фотоиндуцированного разделения зарядов в органических полупроводниковых полимерных системах и электролюминесцентных процессов в органических полупроводниках [21,22,23,24,25,26]. ,27,28,29,30]. Активное изучение различных полупроводников в основном связано с их потенциальными практическими применениями для создания органических солнечных элементов и органических светодиодных источников освещения.

Области применения методов RYDMR не ограничиваются названными системами и могут быть дополнительно расширены за счет использования теплового обнаружения.В таком случае RYDMR станет применимым ко многим фотохимическим процессам, сопровождающимся рекомбинацией спин-коррелированных радикальных пар. В данной работе рассматривается именно такая возможность, при которой для детектирования используется рекомбинационное тепловыделение. По сравнению с ОДМР и ЭДМР этот метод более универсален, так как тепловыделение является наиболее частым следствием любой рекомбинации, в том числе и спин-зависимой. Ожидается, что тепловыделение при рекомбинации пар радикалов разной кратности будет различным, поскольку образующиеся продукты обычно различны.Поэтому резонансное изменение тепловыделения должно следовать за спектрами ЭПР обоих радикалов, составляющих рекомбинирующую пару, так же, как, например, при ОДМР. Возможная реализация этого типа детектирования может существенно расширить область применимости методов RYDMR, распространив их на объекты, в которых отсутствуют люминесценция или носители заряда.

Возможность обнаружения тепла рекомбинации в основном определяется использованием наиболее подходящего детектора (датчика).Такой датчик должен обладать следующими свойствами: (i) высокая чувствительность при комнатной температуре, (ii) помехоустойчивость, (iii) возможность работы внутри резонатора СВЧ, (iv) иметь малый вес для обеспечения приемлемого нагрева, (v) имеет достаточно большую площадь для изучения радикальных пар, генерируемых в тонких образцах при внешнем облучении. Два типа современных пленочных детекторов обладают желаемыми свойствами. Во-первых, пленочные болометры на основе ВО -2-, а во-вторых, коммерчески доступные пленки ПВДФ, предварительно поляризованные в сильном электрическом поле и покрытые с обеих сторон проводящим слоем.Как уже упоминалось, такие пленки широко распространены и обычно используются для изготовления различных пиро- и пьезоэлектрических сенсоров. Оба типа детекторов имеют примерно одинаковую чувствительность к нагреву порядка 10 8 смГцВт-1 [31,32]. Мы отдали предпочтение второму варианту, так как он позволяет использовать индивидуальный датчик для каждого нового образца за счет его дешевизны и простоты изготовления. Целью данной работы является исследование поведения пироэлектрических сенсоров из пленок ПВДФ в экспериментальных условиях спектроскопии ЭПР, определение их чувствительности к полезному сигналу и различным внешним помехам электромагнитной или акустической природы, а также расчет их достижимого отношения сигнал/шум. .Мы изучаем три различных типа пленок PVDF с покрытиями из оксида индия-олова (ITO), Cu/Ni или Au. На основании полученных результатов обсуждается возможность использования пленок ПВДФ для непрямой регистрации ЭПР по рекомбинационному выделению тепла.

2. Материалы и методы

Активный элемент датчика изготовлен на основе коммерческих пироэлектрических поляризованных пленок PVDF производства PolyK (PolyK Technologies, Philipsburg, PA, USA) с пироэлектрическим коэффициентом около 30 мкСм −2 K − 1 .Были использованы следующие 3 различных пленки: (i) пленка толщиной 28 мкм с электродами 70 нм Cu + 10 нм Ni, напыленными на обе поверхности; поверхностное удельное сопротивление равно 1 Ом/кв, (ii) пленка толщиной 28 мкм с неопределенной толщиной электродов ITO, напыленных на обе поверхности; поверхностное удельное сопротивление равно 300 Ом/кв, (iii) пленка толщиной 12 мкм с неопределенной толщиной электродов Au, напыленных на обе поверхности; поверхностное удельное сопротивление равно 1 Ом/кв. Для измерений обычно использовались прямоугольные кусочки ПВДФ размером 10×9 мм.Исследуемый образец (подробности приведены ниже) непосредственно приклеивался к вырезанному куску. Активные элементы из ПВДФ вставлялись в специальный держатель, который помещался в резонатор спектрометра ЭПР ER 200D-SRC (Bruker, Карлсруэ, Германия). Узел, состоящий из держателя, активного элемента и электрических контактов, в дальнейшем именуется пиродетектором или детектором, а прямоугольный кусок пленки ПДВФ — активным элементом. Блок-схема используемой экспериментальной установки и фотографии пиродетектора в собранном и разобранном виде показаны на рис.

( a ) Общая схема экспериментальной установки для регистрации пиродетектируемых или стандартных Х-диапазонных спектров ЭПР непрерывного действия. Цифрами показаны: 1 — пленка ПВДФ — активный элемент, 2 — образец, 3 — держатель из ПТФЭ, 4 — цилиндрический резонатор X-диапазона Radiopan RCX 661A, 5 — катушки модуляции, 6 — магнит; ( b ) фотография детектора на основе ПВДФ внутри держателя из ПТФЭ. Номер показывает: (1) вентиляционная трубка; ( c ) фотография детектора в разобранном виде. Цифры показывают: (1) образец DPPH, (2) пленка PVDF с покрытием Au, (3) электрические контакты, (4) вентиляционная трубка.Вентиляционная трубка была сделана для будущих экспериментов и в настоящее время не используется.

RCX 661A (Radiopan, Познань, Польша) Во всех экспериментах использовался цилиндрический резонатор X-диапазона с рабочей модой TM 110 и ненагруженной добротностью около 5000. Активный элемент детектора располагался в узловой плоскости нулевого электрического и максимального магнитного МВ полей резонатора. В такой конфигурации плоскость пленки ПВДФ была касательной как к направлению внешнего магнитного поля B0, так и к направлению магнитной составляющей поля СВЧ B1.Описанное расположение активного элемента в частности и детектора в целом обеспечило минимальное влияние как (i) проводящего покрытия пленки PVDF, так и (ii) токоведущих электродов (ТЭЭ), выполненных из медной фольги 50 мкм толщиной (см. цифру 3 в в), от добротности резонатора. Контакт медных КЭЭ с токопроводящими поверхностями активного элемента пиродетектора обеспечивался их зажимом между 2 половинками держателя из фторопласта (политетрафторэтилена) с помощью фторопластовых винтов (см. б).КВЭ подключались ко входу самодельного трансимпедансного предусилителя витой парой длиной около 0,4 м, помещенной в дополнительный электромагнитный экран. Выход предусилителя был подключен к входу синхронного усилителя SR-830 ​​(Stanford Research Systems, Саннивейл, Калифорния, США) с помощью стандартного кабеля 50 Ом. Синхронный усилитель также использовался как источник частоты модуляции (от 1 Гц до 100 кГц), которая дополнительно усиливалась самодельным усилителем низкой частоты (см. а) и подавалась на катушки модуляции резонатора.Реализованная схема регистрации обеспечивала возможность перехода от режима регистрации сигнала ПВДФ к стандартному, в котором использовался кристаллический детектор. В результате оба типа сигналов ЭПР от одного и того же образца могут быть зарегистрированы, не извлекая его из резонатора.

Для эффективной пиродетекции образец, содержащий исследуемые свободные радикалы, должен располагаться в непосредственной близости от активного элемента детектора для обеспечения хорошего теплового контакта. Кроме того, образцы с наименьшим возможным весом дают более высокий сигнал на единицу массы, так как обеспечивают более высокие относительные изменения температуры в условиях очень слабого нагрева, вызванного спиновой переориентацией.С учетом этого предложенная конструкция пиродетектора пригодна для исследования различных тонкопленочных полимеров, нанесенных непосредственно на поверхность активного элемента детектора. В таких образцах свободные радикалы могут генерироваться облучением через специальное отверстие в резонаторе и в верхней крышке держателя из ПТФЭ (см. ). В этой работе вместо генерации активных радикалов облучением мы использовали небольшое количество стабильного свободного радикала 1,1-дифенил-2-пикрилгидразил (DPPH). Сигнал CW ЭПР DPPH при комнатной температуре представляет собой одну линию шириной около 0. 18 мТл. Простота спектра и химическая стабильность позволяют использовать ДФПГ в качестве эталона положения и интенсивности сигналов ЭПР. Таким образом, его также можно использовать для сравнения чувствительности различных пленок PVDF. Образцами для сравнения служили поликристаллические зерна или порошки ДФПГ, которые приклеивались эпоксидной смолой к центральной части активного элемента детектора. Для определения относительной чувствительности используемого активного элемента необходимо было знать количество радикалов (спинов) в образце.Если бы это количество было не слишком мало, его можно было бы точно определить, взвесив порошок ДФПГ на аналитических весах. Однако, если масса образца была намного меньше 1 мг, это становится затруднительным. Чтобы преодолеть эту проблему, мы использовали следующую сравнительную технику. Сначала взвешивался и приклеивался к активному элементу образец с большим количеством спинов (около 1 мг DPPH). Во-вторых, для этого образца была измерена стандартная непрерывная ЭПР в отсутствие насыщения мощности и получена абсолютная интенсивность сигнала. Наконец, готовили образец со значительно меньшим количеством DPPH (визуальный контроль), и повторяли второй этап. Искомую величину можно определить, сравнивая абсолютные интенсивности сигналов ЭПР обоих образцов, которые для данных условий эксперимента были прямо пропорциональны числу спинов [33].

3. Результаты

3.1. Зависимость пиродетектируемого и стандартного непрерывных сигналов ЭПР от мощности СВЧ

показывает зависимость пиродетектируемого сигнала ЭПР поликристаллических образцов с высоким содержанием ДФПГ (около 1 мг) от мощности поля СВЧ облучения.Активные элементы (толщиной 28 мкм) имели следующие типы покрытий: (i) 70 нм Cu с защитным покрытием 10 нм Ni и (ii) ITO. Для обоих используемых активных элементов проводилась развертка B0 3 мТл в течение 80 с с шагом 0,011 мТл (256 точек поля). Как следует из , форма линий регистрируемых спектров и интенсивность сигнала сопоставимы для обоих используемых активных элементов. Это означает, что исследуемые покрытия Cu/Ni и ITO не оказывают существенного влияния на свойства резонатора (см. также раздел 3.3), не вносят вклад в регистрируемый спектр ЭПР и не искажают форму линии сигнала ЭПР.

( a ) Спектры ЭПР порошка ДФПГ, зарегистрированные пироприемником на основе активного элемента с покрытием Cu/Ni при различной МВт мощности в диапазоне от 0,2 мВт (нижняя кривая) до 40 мВт (верхняя кривая). Толщина пленки PVDF составляет 28 мкм. Амплитуда модуляции поля 0,15 мТл, частота модуляции 115 Гц, постоянная времени 0,3 с, температура 298 К. Вес DPPH равен 1.08 мг (около 1,6 × 10 18 спинов). Спектры сдвинуты по вертикали для лучшей видимости. ( b ) То же с активным элементом с покрытием ITO. Масса DPPH составляет 1,01 мг (около 1,5 × 10 18 спинов).

показывает зависимость размаха сигнала (Ipp) от используемой МВт мощности. Ipp был получен с использованием данных из . Как видно из , для обоих активных элементов наблюдается хорошая линейная зависимость, что ожидается для пиродетектирования при отсутствии насыщения по мощности и при равномерном нагреве активного элемента [12,14].

Зависимость от мощности МВт размаха интенсивности показана в сигналах ЭПР. Красные ромбы и темно-зеленые кружки соответствуют обнаружению активными элементами с покрытием Cu/Ni или ITO соответственно. Красные и темно-зеленые пунктирные линии показывают наилучшее линейное соответствие.

Такие же измерения были выполнены для стандартного режима регистрации, в котором использовался кристаллический детектор. Сборка (активный элемент с приклеенным порошком DPPH и держателем из PTFE) была такой же, как и в пиродетектируемых измерениях.показаны полученные зависимости Ipp от мощности МВт и их линеаризация. При этом для обоих активных элементов имеет место корень квадратный, что характерно для стандартной непрерывной ЭПР при отсутствии насыщения по мощности [11].

( a ) Зависимость от мощности СВЧ размаха интенсивности стандартных непрерывных сигналов ЭПР. Красные ромбы и темно-зеленые кружки соответствуют порошку DPPH, приклеенному к Cu/Ni или ITO (умноженному на 0,2) активным элементам соответственно. Толщина пленки PVDF составляет 28 мкм.Амплитуда модуляции поля 0,15 мТл, частота модуляции 115 Гц, постоянная времени 0,3 с, мощность МВт варьируется в пределах от 0,8 мкВт до 0,4 мВт, температура 298 К. Сборка (активный элемент с приклеенным порошок DPPH и держатель из ПТФЭ) был таким же, как и при пиродетектируемых измерениях (см. и ). Пунктирные линии являются ориентирами для глаз. ( b ) То же, что ( a ) в линеаризованных координатах. Пунктирные линии показывают наилучшую линейную подгонку.

3.2. Зависимость пиродетектируемых сигналов ЭПР от частоты модуляции

Как было отмечено во введении, типичная частота амплитудной модуляции B0 составляет 100 кГц для стандартного CW ЭПР.Это значение может быть другим для пиродетектирования, где на уровень сигнала могут влиять кинетические характеристики тепловыделения и теплопереноса. а показаны пиродетектированные спектры ЭПР поликристаллического образца DPPH, зарегистрированные активным элементом с медно-никелевым покрытием при различных частотах модуляции (МП). Зависимость полученных из спектров размахов от МП приведена в б. Были измерены две зависимости, каждая с разным сопротивлением (Rf) в цепи обратной связи предусилителя.

( a ) Спектры ЭПР порошка ДФПГ, зарегистрированные пиродетектором на основе активного элемента с покрытием Cu/Ni при различных МП. Толщина пленки PVDF составляет 28 мкм. Амплитуда модуляции поля 0,15 мТл, частоты модуляции в диапазоне от 37 до 5111 Гц, постоянная времени 0,3 с, мощность МВт 200 мВт, резистор обратной связи в трансимпедансном предусилителе имеет сопротивление (Rf) 500 МОм. , температура 298 К. Масса DPPH 2,2 мкг (около 3 × 10 15 спинов).Спектры сдвинуты по вертикали для лучшей видимости. ( b ) Зависимость от частоты модуляции размаха интенсивности пиродетектируемых сигналов ЭПР для Rf равна 500 МОм (покрытие Cu/Ni, данные из ( a ), темно-синие ромбы) и 30 МОм (ITO покрытие, масса ДФПГ 1,01 мг, темно-зеленые кружки, мощность МВт 20 мВт, остальные параметры эксперимента такие же, как и для покрытия Cu/Ni). Пунктирные линии являются ориентирами для глаз.

Как видно из б, при малых МП интенсивность сигнала не зависит от частоты, что характерно для схемы детектирования токовых режимов «термически толстого» сенсора [9].Наблюдаемое падение интенсивности с ростом МП для сопротивления 500 МОм, по-видимому, связано с фильтром нижних частот, образованным указанным сопротивлением и паразитной емкостью в цепи обратной связи [9]. Оценка паразитной емкости по представленной зависимости дает значение порядка 0,3 пФ, что представляется разумным. Предположение о том, что наблюдаемое затухание сигнала связано с особенностями используемой схемы предусилителя, а не с какими-либо физическими явлениями в самом детекторе, было подтверждено экспериментами с сопротивлением 30 МОм.Их проводили с использованием активного элемента, покрытого ITO, и большого количества DPPH, составляющего около 1 мг. Массивный образец позволяет получить приемлемый уровень сигнала при значительно меньшей МВтной мощности, что предотвращает чрезмерный нагрев от большого числа спинов в образце. В этом случае (см. б) интенсивность сигнала остается постоянной во всем используемом частотном диапазоне, подтверждая, что затухание было вызвано схемой предусилителя.

Следует также отметить, что увеличение частоты модуляции приводит к смещению базовой линии спектра от нуля для обоих активных элементов, используемых в этих экспериментах.Сдвиг начинает увеличиваться при увеличении частоты модуляции. Специально проведенные эксперименты показали, что это вызвано электрическими помехами на токопроводящих частях детектора. Источником помех являются катушки модуляции (см. ) резонатора. Этот сдвиг не влиял на интенсивность размаха и форму полученных сигналов ЭПР и обычно вычитался из необработанных спектров.

3.3. Чувствительность различных активных элементов пиродетектора

Сравнивалась чувствительность пиродетектора для трех типов активных элементов: пленок ПВДФ с покрытиями Cu/Ni, ITO и Au (подробнее см. раздел 2).показаны пиродетектированные спектры ЭПР для всех используемых активных элементов. Спектры были измерены в идентичных экспериментальных условиях, за исключением массы ДФПГ (0,1–3 мкг) и времени регистрации (см. подпись). Как видно из , все активные элементы позволяют регистрировать спектры ЭПР ДФПГ. Более низкое отношение сигнал/шум для покрытия Au (см. б) было связано с на порядок меньшей величиной DPPH в образце. В случае покрытий ITO и Cu/Ni наблюдаемая абсолютная интенсивность сигнала была одинаковой для сопоставимых количеств DPPH.Основным отличием используемых активных элементов было их разностороннее влияние на свойства резонатора, в частности на добротность. Пленки с покрытием ITO и Au не привели к заметному изменению добротности резонатора. В то же время использование пленки с покрытием Cu/Ni привело к снижению добротности примерно на 30 %. Такое отличие может быть связано с ферромагнитными свойствами Ni.

( a ) Спектры ЭПР порошка ДФПГ, зарегистрированные пиродетектором на основе активного элемента с покрытием Cu/Ni (темно-синий) или ITO (темно-зеленый, смещен по вертикали). Толщина пленки PVDF составляет 28 мкм. Амплитуда модуляции поля 0,15 мТл, частота модуляции 115 Гц, постоянная времени 0,3 с, мощность МВт 200 мВт, температура 298 К. Масса DPPH 2,2 мкг (около 3×10 15 спинов). и 2,8 мкг (около 4 × 10 15 спинов) для покрытия Cu/Ni и ITO соответственно. Время регистрации спектра 400 с (покрытие Cu/Ni) и 1280 с (ITO). ( b ) То же, что и ( a ) для активного элемента с покрытием Au. Толщина пленки PVDF составляет 12 мкм.Масса DPPH составляет 0,23 мкг (около 3 × 10 14 спинов). Время регистрации спектра 2000 с.

Для исследования влияния приложенной мощности СВЧ на амплитуду шума были проведены специальные измерения вдали от ЭПР-резонанса при включенной и выключенной мощности СВЧ. Как оказалось, уровень шума не зависел от мощности МВт для активных элементов с покрытиями Cu/Ni и Au. Напротив, пленка PVDF с покрытием ITO показала 4-кратное увеличение среднеквадратичного (RMS) шума при изменении мощности СВЧ от 0 до 200 мВт. Такое поведение можно объяснить высоким поверхностным сопротивлением покрытия ITO (300 Ом/кв. м) по сравнению с Cu/Ni и Au, что, вероятно, приводит к дополнительному нерезонансному нагреву пленки полем СВЧ-облучения. С учетом этого активные элементы с покрытиями Cu/Ni и Au более перспективны для их использования в качестве пиродетекторов для ЭПР.

Чувствительность детектора может быть выражена двумя различными величинами: (i) эквивалентная шуму мощность, (ii) удельная обнаружительная способность. Мощность, эквивалентная шуму (NEP, Вт/Гц) — это минимальная мощность, необходимая для выходного отношения сигнал/шум, равного 1.Удельная обнаружительная способность (D*, смГц/Вт) связана со значением NEP уравнением (1).

где A — площадь сенсора (в нашем случае пленки PVDF).

Удельная обнаружительная способность фотодетектора — это показатель качества, используемый для характеристики производительности, нормированный на квадратный корень из площади датчика и ширины полосы частот (обратный удвоенному времени интегрирования). Поскольку удельная обнаружительная способность нормирована, она больше подходит для сравнения эффективности обнаружения различных активных элементов, используемых в данной работе.

Для расчета тепловой мощности P, подводимой к пироприемнику в резонансе ЭПР, можно использовать уравнение (2) [12].

где m0 — энергия (в расчете на один спин), затрачиваемая на резонансное изменение намагниченности образца, равная примерно 2,4 · 10 −27 Дж при комнатной температуре в магнитном поле 0,35 Тл [12], N — общее число спинов в образце, s — так называемый параметр насыщения, определяемый уравнением (3), T1 — время спин-решеточной релаксации.

где B1 — напряженность поля СВЧ во вращающейся системе отсчета, равная примерно 0.04 мТл в использованных условиях эксперимента, h — поле насыщения, равное значению B1, при котором намагниченность образца достигает половины.

Для лоренцевой линии h можно найти с помощью уравнения (4).

где γ — гиромагнитное отношение для электрона, T1 и T2 — времена спин-решеточной и спин-спиновой релаксации соответственно. T1 для поликристаллического ДФПГ составляет 78 нс и равен T2 [34].

Зарегистрированные пиродетекторные спектры имели 256 точек (каналов) магнитного поля, что соответствовало развертке B0 3 мТл.Примерное количество точек между максимумом и минимумом зарегистрированных спектров ЭПР составило 15,3, так как, как видно из , ширина линии ЭПР ДФПГ, приклеенного к пленке ПВДФ, составляла около 0,18 мТл. Мощность P, поглощаемая образцом 2,2 мкг DPPH, помещенным, например, на активный элемент с медно-никелевым покрытием в момент резонанса, согласно уравнению (2) составляла приблизительно 47 мкВт. Таким образом, общая мощность на точку (канал) для этого образца составила около 3 мкВт (см. ).

Таблица 1

Несколько расчетных характеристик трех исследованных пленок ПВДФ с различными покрытиями.

431
Покрытие активного элемента Мощность на точку B0 (мкВт) Серийный номер Acquisition Time tacq на B0 Point (s) Серийный номер 109×NEP (Вт/Гц) b 10-6 × D * (CMZW-1) B
CU / NI 3. 1 17.2 1,6 13.6 230 4,2
AU 0.3 3.0 7,8 1.1 3 3 300 3.2 3. 2
ITO 4.0 7.1 5.0 3.2 1260 1260 0,8

Требуется для расчета NEP и D * S / N были взяты из экспериментальных спектров, показанных на рис. Более подробно, они рассчитывались как отношение размаха сигнала к пиковой амплитуде и среднеквадратичного значения шума. Полученное исходное отношение сигнал/шум было пересчитано на общее время сбора данных на точку B0, чтобы получить отношение сигнал/шум для времени сбора данных 1 с на точку S/Ncalc = S/Nexp/tacq. Наконец, NEP был получен как отношение общей мощности на точку и отношения S/Ncalc соответствующего покрытия.

Определенные NEP и D* для всех трех исследованных активных элементов приведены в . Как видно из рисунка, пленка ПВДФ с покрытием ITO имеет наименьшую обнаружительную способность, а покрытие Cu/Ni демонстрирует наилучшие характеристики. Значительно худшее значение D* для ITO-покрытия, вероятно, связано с ранее упомянутой зависимостью уровня шума от мощности МВт. На наш взгляд, пленка ПВДФ с покрытием Au является наиболее перспективным активным элементом специального пиродетектора для измерения сигналов ЭПР по тепловому выделению.Хотя он показал несколько меньшую чувствительность, чем детектор на основе Cu/Ni, он оказал наименьшее влияние на добротность резонатора. В результате могут быть достигнуты высокие значения поля В1 и, соответственно, высокая интенсивность сигнала ЭПР при минимальном паразитном нагреве образца нерезонансным полем СВЧ-облучения.

Удельная обнаружительная способность пиродетекторов, полученных в данной работе, уступала ранее достигнутым значениям D* для лучших детекторов из ПВДФ. Например, в исх.[32] для пленки ПВДФ толщиной 9 мкм, встроенной в считывающую микросхему, достигнута удельная обнаружительная способность D*, равная 4,4 × 10 8 смГцВт–1. Теоретическая чувствительность пиродетекторов еще на один-два порядка выше [35]. Это свидетельствует о том, что шум, наблюдаемый в наших экспериментах, ограничивает полученную чувствительность, а его источник не был связан с внутренними шумами детектора. Возможными причинами могут быть внешние электромагнитные и акустические помехи.Наличие акустической составляющей шума подтверждалось ее усилением при наличии слышимых звуков в помещении с экспериментальной установкой, что согласовывалось с известной высокой пьезоэлектрической чувствительностью пленок ПВДФ. Таким образом, подавление электромагнитных и акустических помех, вероятно, может повысить чувствительность пиродетектора к сигналам ЭПР.

4. Выводы

В данной работе мы предложили конструкцию и сообщили об исследовании эффективности специального пиродетектора для обнаружения сигналов ЭПР по тепловому выделению. Активные элементы детектора были изготовлены из коммерческих поляризованных пленок PVDF, покрытых с обеих сторон ITO, Cu/Ni или Au. Было показано, что все пленки способны регистрировать спектр ЭПР ДФПГ по выделению тепла. Для определения степени влияния различных факторов на активные элементы пиродетектора измерялись зависимости наблюдаемых сигналов ЭПР от мощности поля СВЧ-облучения и частоты модуляции. Было обнаружено, что пленка PVDF с покрытием ITO имеет самую низкую чувствительность, в то время как покрытия Cu/Ni и Au демонстрируют хорошие характеристики, согласно рассчитанным значениям удельной обнаружительной способности D* и мощности, эквивалентной шуму.Хорошая чувствительность пленки с покрытием Cu/Ni компенсируется существенным снижением добротности резонатора примерно на 30%, что связано с ферромагнитными свойствами Ni. В результате было установлено, что пленка ПВДФ с покрытием Au является наиболее перспективным активным элементом для измерения сигнала ЭПР по тепловыделению, так как имеет высокое значение D* и практически не влияет на добротность резонатора.

Возвращаясь к основной мотивации данной работы, было бы поучительно оценить, достаточна ли достигнутая в настоящее время чувствительность для использования пиродетектора на основе ПВДФ для непрямой регистрации спектров ЭПР по рекомбинационному тепловыделению или нет.Минимальная обнаруживаемая мощность сигнала, определенная по значению NEP, составляет 230 нВт или 1,6 × 10 90 278 12 90 279 эВ с 90 278 -1 90 279 . Количество пар радикалов, рекомбинация которых приводит к появлению сигнала ЭПР, в наиболее благоприятном случае составляет около 1% от общего числа образующихся пар. Как упоминалось во введении, при рекомбинации радикальной пары может выделяться энергия порядка 1 эВ. Таким образом, скорость их генерации должна быть не менее 1,6 × 10 90 278 14 90 279 с 90 278 −1 90 279, чтобы можно было их зарегистрировать.Если время жизни генерируемых с такой скоростью спин-коррелированных радикальных пар составляет, например, 1 мкс, то их среднее число в образце составит 1,6 · 10 8 . Столь малое количество недоступно для обнаружения с помощью стандартного CW ЭПР, но достаточно для регистрации пиродетектором. Учитывая, что в фото- или радиационно-химических процессах на создание одной радикальной пары затрачивается энергия около 10 эВ, мощность излучения, поглощаемая в тонком образце, нанесенном на поверхность активного элемента пиродетектора, должна быть около 1.6 × 10 15 эВс −1 или 0,2 мВт. Это значение достижимо в типичных фотохимических экспериментах.

Благодарности

Мы благодарны Юрию Д. Черноусову и Юрию И. Глазачеву за помощь в организации эксперимента и полезные обсуждения.

Вклад авторов

Концептуализация, O.A.A.; методология, Э.В.К., В.И.И., Я.А.Г., О.А.А.; расследование, А.Р.М., С.Б.З.; курирование данных, А.Р.М., С.Б.З.; написание — первоначальная черновая подготовка, О.А.А.; написание — обзор и редактирование, О.А.А., А.Р.М., Э.В.К.; приобретение финансирования, O.A.A. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке РФФИ, ​​грант № 19-29-10020.

Заявление о доступности данных

Необработанные экспериментальные данные доступны по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сноски

Примечание издателя: MDPI сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Литература

1. Фукада Э. История и последние достижения в области пьезоэлектрических полимеров. IEEE транс. Ультрасон. Ферро. Частота Контроль. 2000;47:1277–1290. doi: 10.1109/58.883516. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]2. Bobinger M., Keddis S., Hinterleuthner S., Becherer M., Kluge F., Schwesinger N., Salmeron JF, Lugli P., Rivadeneyra A. Датчики света и давления на основе PVDF с напыленными и прозрачными электродами для автономных беспроводные сенсорные узлы. IEEE Sens. J. 2018;19:1114–1126. дои: 10.1109/JSEN.2018.2879122. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]3. Thakur P., Kool A., Hoque NA, Bagchi B., Khatun F., Biswas P., Brahma D., Roy S., Banerjee S., Das S. Превосходные характеристики синтезированных in situ тонких пленок ZnO/PVDF самополяризующийся пьезоэлектрический наногенератор и самозаряжающийся аккумулятор с высокой надежностью. Нано Энергия. 2018; 44: 456–467. doi: 10.1016/j.nanoen.2017.11.065. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]4. Мартинс П., Лопес А.С., Лансерос-Мендез С. Электроактивные фазы поливинилиденфторида: определение, обработка и применение.прог. Полим. науч. 2014; 39: 683–706. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2013.07.006. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]5. Салими А., Юсефи А.А. Метод анализа: ИК-Фурье исследования образования кристаллов фазы β в растянутых пленках ПВДФ. Полим. Тестовое задание. 2003; 22: 699–704. doi: 10.1016/S0142-9418(03)00003-5. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 6. Худжер Дж., Каррат Дж.-Б., Мюллер М., Риондет М. Измерение ударной нагрузки с помощью датчика давления PVDF в эрозионно-кавитирующем потоке. Дж. Физ. конф. сер. 2015;656:012051. doi: 10.1088/1742-6596/656/1/012051.[Перекрестная ссылка] [Академия Google] 7. Чанг Ю.М., Ли Дж.С., Ким К.Дж. Техника мониторинга сердцебиения, основанная на пленочном датчике PVDF с коронным полюсом, для смарт-одежды. Твердотельный феномен. 2007; 124: 299–302. doi: 10.4028/www.scientific.net/SSP.124-126.299. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]8. Рональд Г.Д., Мелвин Х.Ф., Николс Дж. Введение в инфракрасные и электрооптические системы. 2-е изд. Артек Хаус; Норвуд, Массачусетс, США: 2012. стр. 126–128. [Google Академия]9. Кирток М., Бентефур Э.Х., Антониов Дж.С., Глорье К., Тоен Дж., Деленкло С., Сахрауи А.Х., Лонгемарт С., Колинский С., Буизин Дж. М. Измерение сигналов от пироэлектрических датчиков в режиме тока и в режиме напряжения. преподобный наук. Инструм. 2003; 74: 648–650. doi: 10.1063/1.1520314. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 11. Вейл Дж. А., Болтон Дж. Р., Верц Дж. Э. Электронный парамагнитный резонанс — элементарная теория и практические приложения. 2-е изд. Джон Уайли и сыновья; Хобокен, Нью-Джерси, США: 2007. [Google Scholar]12. Шмидт Дж., Соломон И. Высокочувствительный магнитный резонанс с помощью болометрического обнаружения.Дж. Заявл. физ. 1966; 37: 3719–3724. дои: 10.1063/1.1707912. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 13. Мельчер Р.Л. Термоакустическое обнаружение электронного парамагнитного резонанса. заявл. лат. физ. 1980; 37: 895–897. дои: 10.1063/1.91850. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 14. Мельхер Р.Л., Арбах Г.В. Пироэлектрическое обнаружение магнитного резонанса. заявл. физ. лат. 1982; 40: 910–911. дои: 10.1063/1.92951. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 15. Франкевич Е.Л., Приступа А.И., Лесин В.И. Магнитный резонанс короткоживущих пар триплетных экситонов, обнаруженный по модуляции флуоресценции при комнатной температуре.хим. физ. лат. 1977; 47: 304–308. doi: 10.1016/0009-2614(77)80024-9. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 16. Анисимов О.А., Григорьянц В.М., Молчанов В.К., Молин Ю.Н. Оптическая регистрация поглощения ЭПР короткоживущих ион-радикальных пар, образующихся в растворе под действием ионизирующего излучения. хим. физ. лат. 1979; 66: 265–268. doi: 10.1016/0009-2614(79)85013-7. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 17. Анисимов О.А. Ионные пары в жидкостях. В: Лунд А., Шиотани М., редакторы. Радикальная ионная система. Клювер; Дордрехт, Нидерланды: 1991.стр. 285–309. [Google Академия] 18. Рольф Дж., Мур С.Э. Эффективное использование фотоумножителей для записи спектров. заявл. Опц. 1970; 9: 63–71. doi: 10.1364/AO.9.000063. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 19. Wei XB, Hess C., Vardeny Z.V., Wudl F. Исследования фотовозбужденных состояний в полиацетилене и поли(парафениленвинилене) с помощью магнитного резонанса, регистрируемого поглощением: случай нейтральных фотовозбуждений. физ. Преподобный Летт. 1992; 68: 666–669. doi: 10.1103/PhysRevLett.68.666. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 20. Ито Т., Мацуяма А., Маэда К., Мураи Х. Обоснованность и возможность метода магнитного резонанса с обнаружением фотопроводимости (PCDMR) как одного из методов магнитного резонанса с обнаружением выхода реакции (RYDMR). хим. физ. лат. 2001; 333: 242–247. doi: 10.1016/S0009-2614(00)01361-0. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 21. Ян К.Г., Эренфройнд Э., Вардени З.В. Время поляронной спин-решеточной релаксации в пи-сопряженных полимерах по данным оптически обнаруженного магнитного резонанса. физ. Преподобный Летт. 2007;99:157401. doi: 10.1103/PhysRevLett.99.157401. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 22. Маккейми Д.Р., Зайпель Х.А., Пайк С.-Ю., Уолтер М.Дж., Борис Н.Дж., Луптон Дж.М., Бёме К. Спин Раби флуктуирует в фототоке полимерного светодиода. Нац. Матер. 2008; 7: 723–728. doi: 10.1038/nmat2252. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 23. Беме К., Липс К. Теория измерения спин-зависимой рекомбинации во временной области с помощью импульсного магнитного резонанса с электрическим детектированием. физ. Ред. Б. 2003; 68:245105. doi: 10.1103/PhysRevB.68.245105.[Перекрестная ссылка] [Академия Google] 24. Кастро Ф.А., Сильва Г.Б., Сантос Л.Ф., Фариа Р.М., Нуеш Ф., Зуппироли Л., Графф С.Ф.О. Электрически регистрируемый магнитный резонанс органических и полимерных светодиодов. J. Некристалл. Твердые вещества. 2004; 338: 622–625. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2004.03.055. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 25. Ли М.-К., Сегал М., Соос З.Г., Шинар Дж., Бальдо М.А. Выход синглетных экситонов в органических светоизлучающих устройствах: исследование магнитного резонанса с двойной модуляцией фотолюминесценции.физ. Преподобный Летт. 2005;94:137403. doi: 10.1103/PhysRevLett.94.137403. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 26. Мильстер С., Грюнбаум Т., Банге С., Куррманн С., Краус Х., Штольцфус Д.М., Леунг А.Е., Дарвиш Т.А., Берн П.Л., Беме К. и др. Пердейтерированные сопряженные полимеры для ультранизкочастотного магнитного резонанса OLED. Ангью. хим. 2020;59:9388–9392. doi: 10.1002/anie.202002477. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]27. Эштон Дж.П., Ленахан П.М., Лихтенвальнер Д.Дж., Лелис А.Дж., Андерс М.А. Магнитно-резонансное исследование обработки барием и оксидом азота полевых транзисторов 4H-SiC металл-оксид-полупроводник с детектированием электрическим током. Дж. Заявл. физ. 2019;126:145702. doi: 10.1063/1.5120704. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 28. Эштон Дж.П., Ленахан П.М. Многофотонные переходы в электрически детектируемых магнитно-резонансных измерениях транзисторов 4H-SiC. физ. Ред. Б. 2020; 102:020101. doi: 10.1103/PhysRevB.102.020101. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 29. Краус Х., Банге С., Франдер Ф., Шерф У., Беме С., Луптон Дж. М. Визуализация механизма радикальной пары эффектов молекулярного магнитного поля с помощью индуцированного магнитным резонансом электрофлуоресценции в электрофосфоресценцию взаимного преобразования. физ. Ред. Б. 2017; 95:241201. doi: 10.1103/PhysRevB.95.241201. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 30. Фукуда К., Асакава Н. Электрически обнаруженные магнитно-резонансные наблюдения за спин-зависимой проводимостью с ограничением пространственного заряда в региорегулярном поли(3-гексилтиофене) макромоле. хим. физ. 2018;219:1700395.doi: 10.1002/macp.201700395. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 31. Е Т.-Х., Цай С.-К., Чу С.-Ю., Ли Х.-Ю., Ли С.-Т. Улучшение характеристик микроболометров VO X , легированных Y, с антиотражающим слоем из наносетки. Опц. Эксп. 2020; 28: 6433–6442. doi: 10.1364/OE.386438. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 32. Веллер Х.Дж., Сетиади Д., Бинни Т.Д. Малошумящие чувствительные к заряду показания для массивов пироэлектрических датчиков с использованием тонких пленок PVDF. Сенсорные приводы А. 2000; 85: 267–274. doi: 10.1016/S0924-4247(00)00411-8.[Перекрестная ссылка] [Академия Google] 33. Итон Г.Р., Итон С.С., Барр Д.П., Вебер Р.Т. Количественный ЭПР: Руководство для практиков. Спрингер; Вена, штат Нью-Йорк, США: 2010. [Google Scholar]34. Миягава И. , Согабе К., Хоссейн С.А. Спектр модуляции ЭПР от кристалла DPPH. хим. физ. лат. 1991; 182: 265–268. doi: 10.1016/0009-2614(91)-W. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 35. Ланг С.Б. Пироэлектричество: от древнего любопытства до современного инструмента визуализации. физ. Сегодня. 2005; 58:31–36. doi: 10.1063/1.2062916. [CrossRef] [Google Scholar]

Пироэлектрический детектор — HORIBA

Страна *

Пожалуйста, выберите вашу страну AfghanistanAlbaniaAlgeriaAndorraAngolaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBrazilBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral Африканский RepublicChadChileChinaColombiaComorosCosta RicaCote d’IvoireCroatiaCyprusCzechDemocratic Республика CongoDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEritreaEstoniaEthiopiaFYROM (Северная Македония) FinlandFranceFrench GuyanaFrench PolynesiaGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGreeceGrenadaGuadeloupeGuatemalaGuineaGuyanaHaitiHondurasHong Kong SAR из ChinaHungaryIcelandIndiaIndonesiaIraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakhstanKenyaKorea (Южная) KosovoKuwaitKyrgiyz RepublicLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLichtensteinLithuaniaLuxembourgMacao ССА ChinaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMoldaviaMonacoMongoliaMontenegroMorocc OmoSambiMemyanMarnamiianePalnethrandsnew Caledonianew ZealandnicaRaguanigernigerianianowaymanpakisticaustinepanamaparaguaypakiLippinespolandportugalqatarrupughtublicspolenandortugaTATALASTALAST Hevorsaint Kitts и Nevissao Tome и Trankesaudi Arabiasengaserbiasychellessierra LeonesingaPorslovakivalovaliasomaliasouthЛюсия Св.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.