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炭化ケイ素(SiC) グローバー

炭化ケイ素(SiC)グローバーは、IR 分光法の測定装 置で最も一般的に使用されている赤外線(IR)光源です。 高い放射率を特徴としており、通常1200K～1600Kの範 囲の高温で動作するため、中赤外範囲および遠赤外範 囲で高い光出力信号が得られます。ただし、これらの セラミックベースの赤外線源は、特に波長は10μｍを 超える遠赤外線およびテラヘルツ(THz)範囲では物理 的な黒体放射体均はありません(図1)。

黒体放射

赤外線エミッタの高い光出力は、ステファン・ポルツ マンの法則で概説されているように、高放射率、広い 発光面積、および高温の組み合わせによって達成され ます。ただし、プランクの放射の法則とウィーンの変 位の法則によれば、動作温度が上昇すると、黒体放射 のピーク強度がよろ短い波長にシフトし、より長い波 長での光出力の増加にはあまり影響を与えないことに 注意することが重要です波長。したがって、遠赤外お よびテラヘルツ(THz)範囲で最適なパフォーマンスを 達成するには、放射率を最大化し、十分な放射面積を 確保することが最も重要です。

黒色コーティングされたAl2O3 セラミック

遠赤外およびテラヘルツ範囲におけるセラミックの放 射率を高めるために、新しい黒色コーティングが開発 されました。Al2O3 のようなセラミックの両面に適用 でき(図2)、黒体の放射率に近い放射率を特徴としま す(図1を参照)。この黒体コーティングでは1200K以上 の動作温度が実現可能であり、標準のSiCグローバー と比較してより高い信号が得られます(図3)。さらに、 放射率が高いため、動作温度を下げることが出来、い くつかの利点が伴います。

FT-IR 分光法の利点

FT-IR 分光計のような測定機器では、IR エミッター の動作温度が低いと多くの利点があります。温度ドリ フトが低く、安定性と寿命が高く、測定が速く、火災 の危険がほとんどまたはまったくなく、生物学的用途 に関連したサンプルの過熱が不要です。もっとたくさ ん。

タングステン電球–ブロードバンド標準

タングステン(ハロゲン) ランプは放射スペクトルが 広いため、近赤外波長範囲の吸収分光法の光源として よく使用されます(図1)。CO2や炭化水素の測定など、 大量のガス検知アプリケーションにも使用されますし かし、壊れやすく細いワイヤフィラメントは、理想的 な光源の要件を満たしているわけでありません。信頼 性の高い高精度の測定をほしょうするには、安定した 再現可能なフィラメント位置が重要です。この安定性 をを実現するためには複雑かつ高精度の電球の製造が 必要です。衝撃や振動によってもランプの強度がちら つき、測定の精度制限される可能性があります。実際 の用途では、白熱灯を正しく配置するには時間がかか る作業が必要なることがよくあります。

フィラメントの改良

フィラメントの測光特性は主にその形状によって決ま ります。好ましい光源は、正方形の発光面を備えた平 らなフィラメントです。放出された光のほとんどは フィラメントの平らな表面から垂直に放射し、集光光 学系と位置合わせして効率を最大化します。 INFRASOLIDの独自のエミッター技術は、近赤外線およ び中赤外線範囲の広範なスペクトルの光を放射するこ とにより、モノリシック高融点金属で作られた自立型 金属シートフィラメントを提供します(図2)。振動や 衝撃の際にあらゆる空間方向に動くことのできるタン グステンワイヤフィラメントと異なり、金属フィラメ ントは、クランプされた紙と同様に、一つの軸に沿っ た非常に限られた動きしか経験しません。これにより、 機械的および光学的安定性が向上し、過酷な環境や手 持ちデバイスでのより正確な測定が可能になります。 また、時間のかかるランプの位置決めも不要になりま す。

カスタマイズ

金属シートフィラメントは、顧客固有の用途に簡単に 適応できるように、さまざまなサイズや形状で製造で きます。金属シートフィラメントの面積が大きいほど、 光出力が高くなります(図1を参照)。近赤外スペクト ル範囲および中赤外スペクトル範囲均広帯域発光LED を利用できるのは非常に限られているため、電球のよ うな熱放射体は今後も吸収分光アプリケーションの標 準光源であり続けるでしょう。

SMDパッケージの赤外線放出器

SMDは Surface Mount Deviceの略でプリント基板の表 面に直接実装可能な電子部品を指します。これらの パッケージは現在でも赤外線(IR)光学コンポーネント の標準となっている従来のスルホールパッケージより も小型で効率になるように設計されています。ただし SMDパッケージはサイズ、コスト、性能および組み 立ての自動化の容易さの点で利点があるため、現在の エレクトロニクス製造では主に選択されています。 INFRASOLIDの独自の特許技術により、さまざまなSMD パッケージで高効率かつ小型の熱赤外線放出器が製造 できます。図1に示すように、高度の小型化により個 別に制御可能な素子を備えた赤外線放出マトリックス のコンパクトな配置が可能になります。SMDパッケー ジの赤外線放出器は広帯域放射スペクトルを備えてお り、さまざまな波長を放射できる。つまり様々な色を 表示できます。

自動化と大量生産アプリケーション

SMDテクノロジーはPCBアッセンブリの効率と自動化 を高め、生産率の向上、エラーの減少、無駄の削減に つながります。SMDコンポーネントはサイズが小さ く、PCBと接触する表面積が大きいため、物理的な衝 撃や振動に対してより堅牢になる傾向があります。サ イズは小さいため、PCB上のコンポーネントの高密度 化が可能になり、電子デバイスの小型化、コンパクト 化につながります。したがって、SMDパッケージの 赤外線放出器は、ガスセンシング、材料分析、リモー トセンシング用のハンドヘルド、ポータブル、ワイヤ レスデバイスなど、まったく新しいアプリケーション への道を開くことになります。

リモートセンシングアプリケーション

SMD赤外線放出アレー、例として3x3素子を使用する と、図2に示すように、リモートセンシングアプリ ケーションでの通信と識別、および光学システムの正 確な位置合わせのために、さまざまな赤外線キャラク タを生成できます。また、困難な視覚条件、過酷な環 境、長距離での検出も可能になりますs,

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