中红外气体探测法:呔!有害气体哪里跑!
不同分子的气体都有其固定的、独有的特征吸收峰,我们根据这些吸收峰的位置进行识别,从而分辨出是哪种气体以及浓度大小,这些吸收峰我们也称之为“分子的指纹峰”,利用中红外光指纹峰来判断气体的种类和浓度,已经广泛地应用于气体中氮氧化物和硫氧化物的测定。
目前常见的污染气体主要集中在4μm~10μm内,因此我们有必要将探测器的波长范围扩展到11μm附近(来来来,请各位同学划重点),从而完成对绝大多数常见污染气体的高灵敏度、高精度的探测。
此前,在中红外气体探测中主要采用的是碲镉汞(MCT)红外探测器。但因为该探测器中含有RoHS指令所限制的水银和镉,所以基本已被市场拒之门外。不过,后浪拍前浪,一种基于环保材料的新型探测器则踩着七彩祥云横空而降了!
InAsSb光探测器来也!
响应波长延至11μm?那都不是事儿!
对于中红外波段的探测而言,铟砷锑(InAsSb)材料的探测器在室温下也具有很高的探测效率,且响应快速。与碲镉汞(MCT)不同,其材料完全符合RoHS标准。这些优势让它逐渐成为高品质红外探测的新宠。
采用InAsSb材料的红外探测器,因为改变了光吸收层的薄膜结晶As和Sb组合比例,使其在12μm处也可具有光谱响应。而InAsSb的薄膜结晶是在作为衬底的结晶基板上生长的,改变元素的组合比例后,可以响应不同范围的波长,由于在薄膜结晶和结晶基板上生长出的材料原子排列间隔不同,在薄膜结晶生长时存在半导体材料缺陷的问题,从而影响探测器实际的波长响应范围。
注意!这里要说“然而”了!
然而!
近期,滨松公司通过自有的薄膜结晶成长技术,生长出了几乎无缺陷的薄膜,将光谱响应范围从8μm稳定延伸至11μm。结合我们在上文中划的重点,可以了解,几个微米级的变化则会带来可测定分子范围的扩大,10μm波长附近的氨气(NH3)、臭氧(O3)等分子如今也只能乖乖缴械现形。实现了单个探测器对多种成分的分析,对污染气体在线监测而言更具意义。
滨松新型InAsSb光探测器P13894系列
光谱响应范围覆盖3~11μm