IRS 气体检测

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红外光源是发射红外电磁辐射的光源,这种辐射处于可见光和太赫兹辐射之间的光谱范围内。

气体测量中常用的红外光源会发出近红外至中红外范围(即大约 2µm 至 15µm)的辐射光线。通过辐射光线进行气体测量的原理基于辐射光线与物质相互作用的事实。视辐射光线的波长与相关能量而定,相互作用会有所不同。常见的例子是 X 射线的电离效应和紫外线辐射对皮肤的影响。另一方面,红外辐射会使具有偶极矩的分子发生旋转和振动。分子的这些旋转和振动模式会吸收波长非常独特的光,即能量,具体取决于模式和分子。因此,可以使用确切的波长来确定对辐射光线进行吸收的分子。在使用红外辐射的测量仪器中,始终由检测器获取所发射的辐射光线。若不存在气体,发射的所有辐射光线都会进入检测器。但是,若测量吸收池中存在气体,部分辐射光线会由气体分子吸收,这部分光线当然就不会到达检测器。遭吸收的辐射光线量始终与存在的分子数量有关。

Axetris 红外光源的结构包含位于介电薄膜上的固态加热板。该薄膜位于经过微加工和蚀刻的硅基质上。辐射发射层包含加热板上通过薄膜沉积而沉积的黑铂。整个系统的热质量很低,可以实现快速调制。因此,在频率高达 100Hz 的能量脉冲进入后,会通过热板而加热薄膜。铂层反过来会以红外辐射的形式发射这种热输入。由于铂层具有随机结构,因此红外辐射具有 2µm 至 15µm 的非常广泛的光谱,发射功率接近于理想的黑体辐射体。

除了 Axetris 提供的微加工、电气调制红外光源(也就是所谓基于 MEMS 的红外光源)之外,还有其他类型的红外光源。其中包括线绕红外光源和丝状红外光源,以及现在很常见的发光二极管 (LED)。视设计和制造工艺而定,这些类型的红外光源在结构上有所不同,更重要的是具有不同的优缺点。这些基本红外光源声称在价格上具有优势,但在带宽和漂移行为方面并不令人满意。在对特定气体进行测量以及发射高功率的应用中,LED 最常用。但是,除基于 MEMS 的红外光源外,所有其他类型的红外光源都具有共有的缺点,即它们并非为长期连续工作而设计。Axetris 提供的基于 MEMS 的红外光源具有稳定的机械设计,因此特别适用于医疗技术与工业中的要求严苛的应用。