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वर्गीकरण के अनुसार, इन्फ्रारेड सेंसर को थर्मल सेंसर और फोटॉन सेंसर में विभाजित किया जा सकता है।

थर्मल सेंसर

थर्मल डिटेक्टर तापमान वृद्धि उत्पन्न करने के लिए इन्फ्रारेड विकिरण को अवशोषित करने के लिए पहचान तत्व का उपयोग करता है, और फिर कुछ भौतिक गुणों में परिवर्तन के साथ।इन भौतिक गुणों में परिवर्तन को मापने से यह अवशोषित ऊर्जा या शक्ति को माप सकता है।विशिष्ट प्रक्रिया इस प्रकार है: तापमान वृद्धि का कारण बनने के लिए थर्मल डिटेक्टर द्वारा अवरक्त विकिरण को अवशोषित करने के लिए पहला कदम है;दूसरा चरण तापमान वृद्धि को बिजली में परिवर्तन में बदलने के लिए थर्मल डिटेक्टर के कुछ तापमान प्रभावों का उपयोग करना है।आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले चार प्रकार के भौतिक गुण परिवर्तन होते हैं: थर्मिस्टर प्रकार, थर्मोकपल प्रकार, पायरोइलेक्ट्रिक प्रकार और गौलाई वायवीय प्रकार।

# थर्मिस्टर प्रकार

गर्मी के प्रति संवेदनशील सामग्री अवरक्त विकिरण को अवशोषित करने के बाद, तापमान बढ़ जाता है और प्रतिरोध मान बदल जाता है।प्रतिरोध परिवर्तन का परिमाण अवशोषित अवरक्त विकिरण ऊर्जा के समानुपाती होता है।किसी पदार्थ के इन्फ्रारेड विकिरण को अवशोषित करने के बाद प्रतिरोध को बदलकर बनाए गए इन्फ्रारेड डिटेक्टरों को थर्मिस्टर्स कहा जाता है।थर्मिस्टर्स का उपयोग अक्सर थर्मल विकिरण को मापने के लिए किया जाता है।थर्मिस्टर्स दो प्रकार के होते हैं: धातु और अर्धचालक।

आर(टी)=एटी−सीईडी/टी

आर (टी): प्रतिरोध मूल्य;टी: तापमान;ए, सी, डी: स्थिरांक जो सामग्री के साथ बदलते हैं।

धातु थर्मिस्टर में प्रतिरोध का एक सकारात्मक तापमान गुणांक होता है, और इसका निरपेक्ष मान अर्धचालक के मान से छोटा होता है।प्रतिरोध और तापमान के बीच संबंध मूल रूप से रैखिक है, और इसमें मजबूत उच्च तापमान प्रतिरोध है।यह ज्यादातर तापमान सिमुलेशन माप के लिए उपयोग किया जाता है;

सेमीकंडक्टर थर्मिस्टर्स इसके ठीक विपरीत हैं, जिनका उपयोग विकिरण का पता लगाने के लिए किया जाता है, जैसे अलार्म, अग्नि सुरक्षा प्रणाली और थर्मल रेडिएटर खोज और ट्रैकिंग।

# थर्मोकपल प्रकार

थर्मोकपल, जिसे थर्मोकपल भी कहा जाता है, जल्द से जल्द थर्मोइलेक्ट्रिक डिटेक्शन डिवाइस है, और इसका कार्य सिद्धांत पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव है।दो अलग-अलग कंडक्टर सामग्री से बना जंक्शन जंक्शन पर इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न कर सकता है।थर्मोकपल प्राप्त विकिरण के अंत को गर्म अंत कहा जाता है, और दूसरे छोर को ठंडा अंत कहा जाता है।तथाकथित थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव, अर्थात, यदि ये दो अलग-अलग कंडक्टर सामग्री एक लूप में जुड़ी हुई हैं, जब दो जोड़ों पर तापमान अलग-अलग होता है, तो लूप में करंट उत्पन्न होगा।

अवशोषण गुणांक में सुधार करने के लिए, थर्मोकपल की सामग्री बनाने के लिए गर्म सिरे पर काले सोने की पन्नी लगाई जाती है, जो धातु या अर्धचालक हो सकती है।संरचना या तो एक रेखा या एक पट्टी के आकार की इकाई हो सकती है, या वैक्यूम डिपोजिशन तकनीक या फोटोलिथोग्राफी तकनीक द्वारा बनाई गई एक पतली फिल्म हो सकती है।इकाई प्रकार के थर्मोकपल का उपयोग ज्यादातर तापमान माप के लिए किया जाता है, और पतली-फिल्म प्रकार के थर्मोकपल (श्रृंखला में कई थर्मोकपल से मिलकर) का उपयोग ज्यादातर विकिरण को मापने के लिए किया जाता है।

थर्मोकपल टाइप इन्फ्रारेड डिटेक्टर का समय अपेक्षाकृत बड़ा होता है, इसलिए प्रतिक्रिया समय अपेक्षाकृत लंबा होता है, और गतिशील विशेषताएँ अपेक्षाकृत खराब होती हैं।उत्तर की ओर विकिरण परिवर्तन की आवृत्ति आम तौर पर 10 हर्ट्ज से कम होनी चाहिए।व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, इन्फ्रारेड विकिरण की तीव्रता का पता लगाने के लिए थर्मोपाइल बनाने के लिए कई थर्माकोपल्स अक्सर श्रृंखला में जुड़े होते हैं।

# पायरोइलेक्ट्रिक प्रकार

पाइरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड डिटेक्टर ध्रुवीकरण के साथ पायरोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल या "फेरोइलेक्ट्रिक्स" से बने होते हैं।पाइरोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल एक प्रकार का पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल है, जिसमें गैर-सेंट्रोसिमेट्रिक संरचना होती है।प्राकृतिक अवस्था में, धनात्मक और ऋणात्मक आवेश केंद्र निश्चित दिशाओं में मेल नहीं खाते हैं, और क्रिस्टल की सतह पर एक निश्चित मात्रा में ध्रुवीकृत आवेश बनते हैं, जिसे सहज ध्रुवीकरण कहा जाता है।जब क्रिस्टल का तापमान बदलता है, तो यह क्रिस्टल के धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों के केंद्र को शिफ्ट करने का कारण बन सकता है, इसलिए सतह पर ध्रुवीकरण आवेश उसी के अनुसार बदलता है।आमतौर पर इसकी सतह वायुमंडल में तैरते आवेशों को पकड़ लेती है और एक विद्युत संतुलन अवस्था बनाए रखती है।जब फेरोइलेक्ट्रिक की सतह विद्युत संतुलन में होती है, जब इन्फ्रारेड किरणें इसकी सतह पर विकिरणित होती हैं, तो फेरोइलेक्ट्रिक (शीट) का तापमान तेजी से बढ़ता है, ध्रुवीकरण की तीव्रता तेजी से गिरती है, और बाउंड चार्ज तेजी से घटता है;जबकि सतह पर तैरता आवेश धीरे-धीरे बदलता है।इंटरनल फेरोइलेक्ट्रिक बॉडी में कोई बदलाव नहीं है।

सतह पर फिर से विद्युत संतुलन स्थिति में तापमान परिवर्तन के कारण ध्रुवीकरण की तीव्रता में परिवर्तन से बहुत कम समय में, फेरोइलेक्ट्रिक की सतह पर अतिरिक्त फ्लोटिंग चार्ज दिखाई देते हैं, जो चार्ज के एक हिस्से को जारी करने के बराबर है।इस घटना को पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है।चूँकि मुक्त आवेश को सतह पर बंधे आवेश को बेअसर करने में लंबा समय लगता है, इसमें कुछ सेकंड से अधिक समय लगता है, और क्रिस्टल के सहज ध्रुवीकरण का विश्राम समय बहुत कम होता है, लगभग 10-12 सेकंड, इसलिए पाइरोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल तेजी से तापमान परिवर्तन का जवाब दे सकता है।

# गौलाई वायवीय प्रकार

जब गैस एक निश्चित आयतन बनाए रखने की स्थिति में अवरक्त विकिरण को अवशोषित करती है, तो तापमान बढ़ेगा और दबाव बढ़ेगा।दबाव वृद्धि का परिमाण अवशोषित अवरक्त विकिरण शक्ति के समानुपाती होता है, इसलिए अवशोषित अवरक्त विकिरण शक्ति को मापा जा सकता है।उपरोक्त सिद्धांतों द्वारा बनाए गए इन्फ्रारेड डिटेक्टरों को गैस डिटेक्टर कहा जाता है, और गाओ लाई ट्यूब एक विशिष्ट गैस डिटेक्टर है।

फोटॉन सेंसर

फोटॉन इन्फ्रारेड डिटेक्टर सामग्री के विद्युत गुणों को बदलने के लिए इन्फ्रारेड विकिरण के विकिरण के तहत फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव उत्पन्न करने के लिए कुछ अर्धचालक सामग्रियों का उपयोग करते हैं।विद्युत गुणों में परिवर्तन को मापकर अवरक्त विकिरण की तीव्रता का निर्धारण किया जा सकता है।फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव द्वारा बनाए गए इन्फ्रारेड डिटेक्टरों को सामूहिक रूप से फोटॉन डिटेक्टर कहा जाता है।मुख्य विशेषताएं उच्च संवेदनशीलता, तेज प्रतिक्रिया गति और उच्च प्रतिक्रिया आवृत्ति हैं।लेकिन इसे आम तौर पर कम तापमान पर काम करने की जरूरत होती है, और डिटेक्शन बैंड अपेक्षाकृत संकीर्ण होता है।

फोटॉन डिटेक्टर के कार्य सिद्धांत के अनुसार, इसे आम तौर पर बाहरी फोटोडेटेक्टर और आंतरिक फोटोडेटेक्टर में विभाजित किया जा सकता है।आंतरिक फोटोडेटेक्टरों को फोटोकंडक्टिव डिटेक्टरों, फोटोवोल्टिक डिटेक्टरों और फोटोमैग्नेटोइलेक्ट्रिक डिटेक्टरों में बांटा गया है।

# बाहरी फोटोडेटेक्टर (पीई डिवाइस)

जब प्रकाश कुछ धातुओं, धातु आक्साइड या अर्धचालकों की सतह पर पड़ता है, यदि फोटॉन ऊर्जा काफी बड़ी है, तो सतह इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन कर सकती है।इस घटना को सामूहिक रूप से फोटोइलेक्ट्रॉन उत्सर्जन कहा जाता है, जो बाहरी फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव से संबंधित है।फोटोट्यूब और फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब इस प्रकार के फोटॉन डिटेक्टर से संबंधित हैं।प्रतिक्रिया की गति तेज है, और एक ही समय में, फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब उत्पाद में बहुत अधिक लाभ होता है, जिसका उपयोग एकल फोटॉन माप के लिए किया जा सकता है, लेकिन तरंग दैर्ध्य अपेक्षाकृत संकीर्ण है, और सबसे लंबा केवल 1700nm है।

# फोटोकंडक्टिव डिटेक्टर

जब एक अर्धचालक घटना फोटॉन को अवशोषित करता है, तो अर्धचालक में कुछ इलेक्ट्रॉन और छेद एक गैर-प्रवाहकीय स्थिति से मुक्त अवस्था में बदल जाते हैं जो बिजली का संचालन कर सकते हैं, जिससे अर्धचालक की चालकता बढ़ जाती है।इस घटना को फोटोकंडक्टिविटी प्रभाव कहा जाता है।अर्धचालकों के फोटोकंडक्टिव प्रभाव द्वारा बनाए गए इन्फ्रारेड डिटेक्टरों को फोटोकंडक्टिव डिटेक्टर कहा जाता है।वर्तमान में, यह फोटॉन डिटेक्टर का सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला प्रकार है।

# फोटोवोल्टिक डिटेक्टर (पीयू डिवाइस)

जब पीएन जंक्शन में विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत कुछ अर्धचालक सामग्री संरचनाओं के पीएन जंक्शन पर अवरक्त विकिरण विकिरणित होता है, तो पी क्षेत्र में मुक्त इलेक्ट्रॉन एन क्षेत्र में चले जाते हैं, और एन क्षेत्र में छेद आगे बढ़ते हैं। पी क्षेत्र।यदि पीएन जंक्शन खुला है, तो पीएन जंक्शन के दोनों सिरों पर एक अतिरिक्त विद्युत क्षमता उत्पन्न होती है जिसे फोटो इलेक्ट्रोमोटिव बल कहा जाता है।फोटो इलेक्ट्रोमोटिव बल प्रभाव का उपयोग करके बनाए गए डिटेक्टरों को फोटोवोल्टिक डिटेक्टर या जंक्शन इन्फ्रारेड डिटेक्टर कहा जाता है।

# ऑप्टिकल मैग्नेटोइलेक्ट्रिक डिटेक्टर

नमूने के लिए बाद में एक चुंबकीय क्षेत्र लागू किया जाता है।जब अर्धचालक सतह फोटॉनों को अवशोषित करती है, तो उत्पन्न इलेक्ट्रॉन और छिद्र शरीर में फैल जाते हैं।प्रसार प्रक्रिया के दौरान, पार्श्व चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव के कारण नमूने के दोनों सिरों पर इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों को ऑफसेट किया जाता है।दोनों सिरों के बीच एक संभावित अंतर है।इस घटना को ऑप्टो-मैग्नेटोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है।फोटो-मैग्नेटोइलेक्ट्रिक प्रभाव से बने डिटेक्टरों को फोटो-मैग्नेटो-इलेक्ट्रिक डिटेक्टर कहा जाता है (पीईएम उपकरणों के रूप में जाना जाता है)।


पोस्ट करने का समय: सितम्बर-27-2021