Детектори фотоэлектрикӣ чӣ кор мекунад?

Чӣ тавр детекторҳои фотоэлектрикӣ ҷаҳони ноаёни моро дастгирӣ мекунанд

Оё ягон бор ҳайрон шудаед, ки чӣ тавр смартфони шумо равшаниро ба таври худкор танзим мекунад, мошинҳои заводӣ маҳсулотеро, ки аз назди онҳо парвоз мекунанд, “мебинанд” ё системаҳои амниятӣ аз наздик шудани касе хабардор мешаванд? Қаҳрамони номаълум дар паси ин корнамоиҳо детектори фотоэлектрикӣ мебошад - дастгоҳе, ки нурро ба иктишофи амалкунанда табдил медиҳад.

Хайр чӣМахзОё детектори фотоэлектрикӣ кор мекунад?

Дар асл, детектори фотоэлектрикӣ дастгоҳест, кисигналҳои рӯшноиро (фотонҳо) ба сигналҳои барқӣ табдил медиҳад (ҷорӣ ё шиддат). Онро ҳамчун тарҷумони ночиз тасаввур кунед, ки тағиротро дар рӯшноӣ ҳис кунед - хоҳ чӯб баста, инъикос ё тағирёбии шиддати он - ва фавран он маълумотро ба як баромади электрикӣ табдил диҳед, ки мошинҳо, компютерҳо ё системаҳои назорат метавонанд дарк кунанд ва ба он амал кунанд. Ин қобилияти бунёдӣ, пеш аз ҳама дар асосиэффекти фотоэлектрикй(дар он ҷое, ки нуре, ки ба баъзе маводҳо меафтад, электронҳоро мекушад), онҳоро барои барномаҳои бешумор "чашм"-и бениҳоят гуногунҷабҳа месозад.

Ин "датчикҳои рӯшноӣ" дар асл чӣ гуна кор мекунанд?

Аксари детекторҳои фотоэлектрикӣ се қисмати асосӣ доранд:

1. Манбаи нур (Эмитент):Одатан як LED (сурх, сабз ё инфрасурх намоён) ё диоди лазерӣ, ки нури мутамарказро мефиристад.
2. Қабулкунанда:Одатан, фотодиод ё фототранзистор, ки барои муайян кардани нури баровардашуда ва табдил додани мавҷудият, набудани он ё тағирёбии шиддат ба ҷараёни барқ ​​ба таври дақиқ тарҳрезӣ шудааст.
3. Схемаи ошкор:Майнаҳое, ки сигнали қабулкунандаро коркард мекунанд, садоро филтр мекунанд ва баромади тоза ва боэътимодро ба вуҷуд меоранд (ба монанди фурӯзон / хомӯш кардани тугма ё фиристодани сигнали маълумот).

Онҳо объектҳо ё тағиротро бо истифода аз усулҳои гуногуни "нигоҳ" муайян мекунанд:

• Тавассути нур (интиқол):Эмитент ва қабулкунанда бо ҳам рӯ ба рӯ мешаванд. Вақте ки объект муайян карда мешавадблокҳонури нур. Давомнокии дарозтарин (10+ метр) ва эътимоднокии баландтаринро пешниҳод мекунад.
• Рефлексия:Эмитент ва қабулкунанда дар як воҳид ҷойгиранд, ки ба рефлектори махсус рӯ ба рӯ мешаванд. Вақте ки объект муайян карда мешавадтанаффуснури инъикосшуда. Ҳамоҳангсозӣ нисбат ба чӯб осонтар аст, аммо онҳоро объектҳои хеле дурахшон фиреб додан мумкин аст.
• Рефлексионии паҳншуда:Эмитент ва қабулкунанда дар як воҳид ҳастанд, ки ба сӯи ҳадаф ишора мекунанд. Объект вақте муайян карда мешавадинъикос менамояднури баровардашуда ба қабулкунанда бармегардад. Ба инъикоскунандаи алоҳида ниёз надорад, аммо ошкоркунӣ аз сатҳи объект вобаста аст.
• Қатъи замина (BGS):Навъи диффузии оқилонатар. Бо истифода аз триангуляция, онтанҳообъектҳоро дар доираи масофаи муайяни пешакӣ муайян карда, чизеро, ки берун аз он ё аз паси ҳадаф хеле наздик аст, нодида мегирад.

Чаро онҳо дар ҳама ҷо ҳастанд? Афзалиятҳои асосӣ:

Детекторҳои фотоэлектрикӣ дар бисёр вазифаҳои ҳассос бартарӣ доранд, зеро онҳо бартариҳои беназирро пешниҳод мекунанд:

• Ҳискунандаи тамос:Ба онҳо лозим нест, ки ба ашё даст зананд, аз фарсудашавии сенсор ва ашёи нозук пешгирӣ мекунанд.
• Диапазони дарози ошкор:Хусусан навъҳои чӯбро, ки аз сенсорҳои индуктивӣ ё конденситивӣ зиёдтаранд.
• Вокуниши зуд ба барқ:Компонентҳои электронӣ дар микросонияҳо реаксия мекунанд, ки барои хатҳои баландсуръати истеҳсолӣ комиланд.
• Агностикии моддӣ:Ба таври виртуалӣ ошкор кунедчизе- металл, пластикӣ, шиша, чӯб, моеъ, картон - бар хилофи сенсорҳои индуктивӣ, ки танҳо металлро ҳис мекунанд.
• Муайянкунии объекти хурд ва ҳалли баланд:Қисмҳои хурд ё мавқеъҳои дақиқро ҳис карда метавонад.
• Табъизи ранг ва контраст:Метавонад объектҳоро аз рӯи он, ки онҳо дарозии мавҷҳои мушаххаси нурро инъикос мекунанд ё азхуд мекунанд, фарқ кунанд.

Дар куҷо шумо онҳоро дар амал хоҳед ёфт (таъсири воқеии ҷаҳонӣ):

Барномаҳо васеъанд ва тақрибан ба ҳама соҳаҳо дахл доранд:

• Автоматикунонии саноатӣ (стансияи энергетикӣ):Ҳисоб кардани маҳсулот дар конвейерҳо, тафтиш кардани сарпӯшҳои шиша, муайян кардани тамғакоғазҳо, ҷойгиркунии дастҳои роботӣ, пур кардани бастабандӣ, назорати хатҳои васлкунӣ. Онҳо асоси самаранокии истеҳсолоти муосир мебошанд.
• Амният ва назорати дастрасӣ:Сенсорҳои автоматии дарҳо, чӯбҳои ошкоркунии ҳамла, системаҳои ҳисобкунии одамон.
• Электроникаи маишӣ:Сенсорҳои равшании муҳити смартфон, қабулкунакҳои идоракунии дурдасти телевизион, мушҳои оптикӣ.
• Мошин:Датчикҳои борон барои тозакунакҳои автоматӣ, ошкор кардани монеаҳо дар системаҳои бехатарӣ, назорати чароғҳои пеш.
• Нигоҳдории тандурустӣ:Компонентҳои муҳим дардетекторҳои дудтаҳлили намунаҳои ҳаво,оксиметрҳои пулсченкунии оксигени хун, таҷҳизоти тасвирии тиббӣ ба монанди сканерҳои пешрафтаи КТ.
• Муошират:Шабакаҳои нахи оптикӣ ба фотодетекторҳо такя мекунанд, то импулсҳои рӯшноиро дубора ба сигналҳои додаҳои барқӣ табдил диҳанд.
• Энергия:Ҳуҷайраҳои офтобӣ (як намуди детектори фотоэлектрикӣ), ки нури офтобро ба нерӯи барқ ​​табдил медиҳанд.

Оянда дурахшон аст: оянда чӣ аст?

Технологияи детектори фотоэлектрикӣ дар як ҷо намеистад. Пешрафтҳои пешрафта сарҳадҳоро зиёд мекунанд:

• Миниатюризатсияи шадид:Таҳияи детекторҳои хурди ба ранг ҳассос бо истифода аз наноматериалҳо ба монанди нанофилҳои гибридӣ ва нанови кремний.
• Фаъолияти мукаммал:Маводҳои гетероструктурии 2D/3D (ба монанди MoS2/GaAs, Graphene/Si) имкон медиҳанд, ки детекторҳои ултра-суръат ва ултра ҳассосро ҳатто барои нурҳои ултрабунафш душвор иҷро кунанд.
• Функсияи оқилона:Детекторҳо бо таҳлили дохилии спектралӣ (тасвири гиперспекталӣ) ё ҳассосияти поляризатсия барои гирифтани маълумоти бойтар.
• Барномаҳои васеътар:Имкониятҳои нав дар ташхиси тиббӣ, мониторинги муҳити зист, ҳисоббарории квантӣ ва намоишҳои насли оянда.

Рушди бозор: Инъикоси талабот

Рушди босуръати автоматика ва технологияҳои интеллектуалӣ бевосита ба бозори детекторҳои фотоэлектрикӣ мусоидат мекунад. Арзиш дода мешавад1,69 миллиард доллар дар соли 2022, пешгӯӣ шудааст, ки он ба як ҳайратовар афзоиш ёбад4,47 миллиард доллар то соли 2032, ки бо афзоиши устувори 10,2% CAGR. ДарМинтақаи Осиё ва Уқёнуси Ором, ки тавассути автоматизатсияи азими истеҳсолот ва истеҳсоли электроника асос ёфтааст, дар ин пардохт пешсаф аст. Бозингарони асосӣ ба монанди Hamamatsu, OSRAM ва LiteON пайваста барои қонеъ кардани ин талаботи афзоянда навоварӣ мекунанд.