БЕЗКОНТАКТНІ НАПІВПРОВІДНИКОВІ ТЕРМОСЕНСОРИ: ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА, ПРИНЦИП ДІЇ ТА ЗАСТОСУВАННЯ

У всіх сучасних електронних пристроях застосовують термосенсори, які вимірюють температуру середовища, твердого тіла чи будь-якої речовини, використовуючи властивість варіації параметрів вимірювальних тіл при зміні температури. Крім того, ми використовуємо датчики температури у своєму повсякденному житті, будь то у формі термометрів, побутових водонагрівачів, мікрохвильових печей або холодильників. Зазвичай датчики температури мають широкий спектр застосування, зокрема у медицині, металургії, геотехнічному та атмосферному моніторингу та різних галузях промисловості. Особливо важливим є конструювання безконтактних сенсорів температури, де звичайні термодатчики не можуть здійснити вимірювання внаслідок впливу на них екстремальних фізичних параметрів (високої температури, радіації, тиску) та неможливістю проникнення до точки реєстрації температури.

Безконтактні термосенсори вимірюють температуру, завдяки їх чутливості до електромагнітного випромінювання. У найпростішій конфігурації лінза фокусує випромінювання на детекторі, який у свою чергу перетворює цю енергію в електричний сигнал. Після компенсації температури навколишнього середовища цей сигнал подається на дисплей, як показник температури досліджуваного тіла. Такий принцип дії дозволяє вимірювати температуру з певної відстані, не вимагаючи контакту з об'єктом.

Одним із методів створення безконтактних оптичних термосенсорів ґрунтується на чутливості фотолюмінесцентного (ФЛ) випромінювання до температурних змін [1]. У зв’язку із цим проводяться дослідження ефективності випромінювання люмінесцентних центрів у халькогенідних напівпровідниках. При збудженні лазером із довжиною хвилі 980 нм досліджено спектри ФЛ в монокристалі (Ga_54,59In_44,66Er_0,75)₂S₃₀₀ при різних температурах. На основі спектрів антистоксової та стоксової ФЛ монокристалу (Ga_54,59In_44,66Er_0,75)₂S₃₀₀ розрахована інтегральна інтенсивність ФЛ для максимумів 805 і 1540 нм. Встановлено, що інтегральна інтенсивність ФЛ лінійно залежність від температури зразка. Така залежність є підставою рекомендувати монокристал (Ga_54,59In_44,66Er_0,75)₂S₃₀₀ як матеріал для конструювання оптичних сенсорів температури.

[1] Effect of temperature on the structure and luminescence properties of Ag_0.05Ga_0.05Ge_0.95S₂–Er₂S₃ glasses / V. V. Halyan, I. V. Kityk, A. H. Kevshyn [and others]. J. Lumin. 2017. Vol. 181. P. 315–320.