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红外光源芯片(2-14um)

  • 红外 (IR) 光源是一种微加工、电调制的热红外发射体,具有真正的黑体辐射特性、低功耗、高发射率和长寿命。适当的设计是将电阻加热元件沉积在悬浮在微加工硅结构上的薄膜上。源包装在紧凑的罐中,可提供保护帽或反射器。他们可以选择安装蓝宝石,CaF2, BaF2或锗宽带红外源非常适合紧凑的红外气体检测模块,高发射率,高可靠性和低功耗是关键要求。


    用于气体测量

    一氧化碳、二氧化碳、挥发性有机化合物、氮氧化物、氨、硫氧化物、SF₆、碳氢化合物、湿度、麻醉剂、制冷剂、呼吸酒精

    技术亮点

    • 真正的黑体辐射(2 至 14 μm)
    • 高发射率
    • 快速电调制(无需斩波轮)
    • 高调制深度
    • 高电输入到光输出效率
    • 低功耗
    • 长寿命
    • 坚固的 MEMS 设计(通过 IEC 60721-3-7 7 类 7M3 的要求,
    BaF₂ 和 CaF₂(宽带滤波器除外)


    应用

    医疗:
    二氧化碳图,麻醉气体监测,呼吸监测,肺部诊断,血气分析
    工业:
    可燃和有毒气体检测,制冷剂监测,火焰检测,水果成熟监测,SF₆监测,

    半导体制造

    汽车:
    CO₂汽车制冷剂监测,酒精检测和联锁,机舱空气质量
    环境:
    供暖,通风和空调(HVAC),室内空气质量和VOC监测,
    空气质量监测


    IRS Labkit

    特征:

    •Axetris IR Source系列EMIRS200和EMIRS50的设计更快更简单

    •非常有效的工具,用于评估理想的驱动模式,以实现最佳的信号/噪声比,

    •在几分钟内快速和容易的启动和测量

    •包括你需要的一切基于LabVIEW软件的简单图形用户界面(GUI)

    •在GUI中设置和更新所有驱动器参数

    •实时图表图,用于数据显示和记录

    •可视化驱动模式限制(推荐)位图和Excel数据导出

    •通过RS232协议和USB直接连接到PC

    •用于外部IR源连接的TO插座和连接器

    •用于检测器同步和信号评估的I/O模拟接口



    Labkit 驱动程序板





    美国国税局拉布基特 规范

    参数单位价值条件/备注
    驱动模式P / V / I连续波/波信号-
    功率控制 PmW50 – 800功率调节
    电压控制 VV0.5 – 10电压调节
    电流控制 ImA5 – 100电流调节
    波形信号连续波/平方波信号
    -
    频率Hz0 (CW), 4 – 50-
    占空比5 – 90-
    模拟量 I/OV0 – 5检测器电路同步,检测器信号记录



  • 宽带滤光片选项和光学发射与角度

    • 补充探测器滤波器
    • 消除背景信号并提高信噪比
    • 在恶劣环境中
    保护红外源• 防止样品气体的寄生影响(用于紧密密封的宽带滤波器安装)

    带标准盖子和反射器的角度辐射分布。不同滤波器类型的透射曲线。


    定制反射器

    • 使用 Zemax 优化排放分布

    反射器在轴上准直红外辐射。(红色:每面积高排放密度;

    蓝色:每面积低发射密度)。



    真正的黑体辐射(波长从2 μm到14 μm)


    高发射率

    • 独特的薄膜工艺可创建发射率接近 1 的纯黑体结构。

    黑色树枝状表面结构
    光谱发射率图



    快速电调制和高调制深度 微机电系统技术 

     提供实现短时间常数的薄而低质量膜的可能性,使红外源能够以高调制深度在高频下进行调制。

    红外源MEMS芯片的正面和背面为EMIRS200(左),EMIRS50芯片(右)。

    采用恒压方波驱动,高速测量

    宽带探测器。


    高电输入功率,实现光输出效率

    • 由于表面呈黑色,红外光源具有优异的电光转换效率。黑色的体表面保证了最大的发射率,而薄膜则负责优化热通量。

    通过热通量模拟优化效率。



    MEMS结构的可靠性

    •半导体MEMS制造技术保证了红外光源的高可靠性和质量。除了晶圆级制造过程中严格的质量控制体系外,每个红外光源都经过最终的老化和测试。

    •红外光源膜破裂的平均失效时间(MTTF)基于对几年可靠性测试中收集的寿命数据的统计分析。膜破损的可靠性在很大程度上取决于封装类型、电输入功率和操作模式。

    10Hz调制模式下红外源的寿命可靠性图(EMIRS200),

    30Hz (EMIRS50),典型占空比为 62%(虚线)和 CW 模式(实线)。

    在切割之前处理过基于IRS MEMS的芯片的晶圆。



    主要测量原理:


    非色散红外(NDIR)原理
    非色散红外光谱利用宽带红外光源,覆盖测量各种气体所需的整个波长光谱。测量目标气体所需的特定波长使用窄带通滤光片进行选择。辐射被气体吸收,导致信号减少,这与样品体积内的气体浓度成正比。热电堆或热释电探测器通常用于这种光谱技术


    光声光谱 (PAS) 原理

    当红外辐射被吸收时,吸收气体被加热。这种加热会导致热膨胀,这反过来又导致样品体积的压力增加。当辐射关闭时,气体冷却下来,压力相应地降低。使用脉冲红外源,会产生压力波,例如声波,可以用麦克风检测。目标气体的浓度越高(必须使用滤波器选择适当的波长),信号越高。PAS不仅限于气体,还可以应用于液体和固体。


    衰减全反射(ATR)原理
    当辐射从界面完全反射时,其中一小部分将被传输到相邻介质中。这种倏逝波经历指数衰减,穿透深度按波长顺序排列。耦合到这个倏逝波中的光量取决于两个相邻介质的折射率的差异。在ATR光谱中,由高折射率材料制成的晶体用作光导介质。样品(通常是液体)被接触,以便倏逝波可以与之相互作用。使用窄带通滤光片选择合适的波长。根据样品的状态或质量,或多或少的光被耦合出来,然后检测器上的信号相应地变化。热电堆或热释电探测器的线性阵列经常应用于这些设置中。


  • 产品组合和 小册子

    中文(简体) : 红外芯片

    产品册中文: 红外LED芯片


    类型*WD (顶部)/<20°角电源宽带滤波器盖子/反光板测量原理产品图片
    EMIRS200
    TO-39 针座芯片无准直 / 12%NDIR, PAS
    TO-39 标准 TO-CAP无准直 / 12%帽 0-53/40-0NDIR, PAS
    TO-39 薄型 TO-Cap无准直 / 12.3%帽 0-45/28-0NDIR, PAS
    TO-39 标准反射器 15 – 15 毫米 / 60%是的参考图片:W-55/40-0NDIR, ATR
    TO-39 标准反射器 20 – 7 毫米 / 54%参考图片:W-40/43-0NDIR, ATR
    TO-39 标准反射器 310 – 30 毫米 / 82%是的参考图片:W-90/151-0NDIR, ATR
    TO-39 标准反射器 4无准直 / 15.7%是的W-36/12-0 灯帽NDIR, PAS
    EMIRS50
    TO-46 针座芯片无准直 / 12%NDIR, PAS
    TO-46 标准 TO-CAP无准直 / 12%电容 0-30/25-N-0NDIR, PAS
    TO-46 标准反射器 5无准直 / 17%是的帽 W14/13-0-0NDIR, PAS
    TO-46 标准反射器 610 – 30 毫米 / 81%参考图片:W57-50-M-00NDIR, PAS
    TO-46 标准反射器 75 – 20 毫米 / 90%参考图片:W30-41-M-00NDIR
    定制化产品定制定制定制NDIR, PAS, ATR


    电气/光学特性

    参数单位值(最小值)值(典型值)值(最大值)条件/备注
    EMIRS200
    电气耐寒性 RC22Ω35-55-
    电气耐热性 RH500CΩ54-89-
    加热器功率 PHmW350450550准时状态
    加热器电压 VHV4.95.66.3准时状态
    加热器膜温度 TM°摄氏度330450500-
    打开时间 τ打开ms-18--
    关闭时间 τ关闭ms-8--
    频率Hz5-50-
    辈子-10-温度 <500°C时
    发射率ε--> 0.85-平均值从 2 到 14 μm
    加热器面积 AHmm²-2.1 x 1.8--
    外壳/TO 针座温度TTOH40-85TA = 22°C 时
    埃米尔斯50
    电气耐寒性 RC22Ω22-36-
    电气耐热性 RH500CΩ32-53-
    加热器功率 PHmW170187210准时状态
    加热器电压 VHV2.52.73准时状态
    加热器膜温度 TM°摄氏度330463500-
    打开时间 τ打开ms-10--
    关闭时间 τ关闭ms-5--
    频率Hz10-100-
    辈子-10-温度 <500°C时
    发射率ε--> 0.85-平均值从 2 到 14 μm
    加热器面积 AHmm²-0.8 x 0.8--
    外壳/TO 针座温度TTOH40-85TA = 22°C 时


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