Контроль качества сгорания топлива

Монохроматические источники - оптические квантовые гене​раторы, излучающие отдельные линии в видимой и ИК- областях спектра в режиме импульсной или непрерывной генерации. Ис​точники такого типа позволяют перестраивать частоту излучения либо непрерывно в некотором диапазоне длин волн, либо дис​кретно на нескольких фиксированных частотах:

газоразрядный СО-лазер с генерацией излучения в области 5-6 мкм мощностью несколько мВт ;

газоразрядный He-Ne-лазер с генерацией излучения, перестра​иваемого дискретно на длинах волн 3,39; 4,22; 5,4 мкм, мощ​ностью 0,5-5 мВт ;

лазеры на красителе (ЛК), излучающие на длинах волн от 0,4 до 0,6 мкм ;

светодиоды на основе твердых растворов полупроводниковых соединений типа InGaAs и InAsSbP, излучающие в диапазоне 2,6-4,7 мкм;, мощность непрерывного излучения порядка сотен мкВт, а импульсного-нескольких мВт ;

полупроводниковые диодные лазеры типа PbS1-xSex и Pb1-xSnxSe, генерирующие в диапазоне 3-30 мкм; лазеры обеспе​чивают непрерывную перестройку узкой линии генерации () 3a счет изменения тока питания и температуры полупроводникового элемента в диапазоне до 1000см-1 .

В заключение упомянем о специфическом источнике излуче​ния - СВЧ- генераторе (клистроне) с частотой 10-25 ГГц, исполь​зуемом в некоторых газоаналитических задачах .

Таким образом, применяемые в абсорбционных газоанализа​торах источники зондирующего излучения охватывают широкую область спектра. Наиболее перспективно с нашей точки зрения применение диодных полупроводниковых лазеров, позволяющих сканировать узкую линию излучения в сравнительно большом диапазоне длин волн и генерирующих в области спектра, пере​крывающей колебательно-вращательные полосы поглощения большинства газообразных молекул. Эти характеристики источ​ника зондирующего излучения обеспечивают хорошую основу для достижения высокой селективности и универсальности газо​аналитических методик.

Приемники излучения

Используемые в абсорбционных газоана​лизаторах приемники лучистой энергии можно разделить на две группы: тепловые и фотоэлектрические.

Тепловые приемники служат для детектирования излучения в ИК-области спектра (< 30 мкм). К этой группе приемников относятся термоэлементы, представляющие собой биметалличес​кие устройства, при нагревании которых возникает э. д. с., про​порциональная температуре нагрева, а также болометры, пред​ставляющие собой сопротивления с большим температурным коэффициентом сопротивления. Тепловые приемники малоэф​фективны при измерении малых изменений мощности зондирую​щего излучения и обладают относительно большой инерцион​ностью. В качестве положительных свойств можно указать на слабую зависимость чувствительности от длины волны регистри​руемого излучения в рабочем диапазоне и удобство в эксплуа​тации.

Фотоэлектрические приемники используют для детектирова​ния излучения в УФ-, видимой и ИК- (до 14 мкм) областях спектра. Эту группу приемников можно разделить на фотоэле​менты с внешним и внутренним фотоэффектом.

Первые обычно служат приемниками излучения в УФ- и видимой областях спектра. Принцип действия таких детекторов, называемых фотоэлектронными умножителями (ФЭУ), основан на эмиссии с фотокатода электронов, приобретающих от фото​нов энергию, превышающую работу выхода cповерхности фото​катода. Образовавшиеся электроны ускоряются в электрическом поле и множатся на системе электродов - ускоряющих динодах. Сигнал ФЭУ, таким образом, пропорционален интенсивности излучения попадающего на фотокатод приемника. Наиболее широкое распространение получили ФЭУ с Sb-Cs-фотокатодом с максимальной чувствительностью в области от 160 до 650 нм; с мультищелочным фотокатодом - от 400 до 870 нм; с Ag - Cs- фотокатодом - от 400 до 1300 нм. Постоянная времени ФЭУ состав​ляет ≈10-8-10-10 с, чувствительность ≈10-14Вт.

Фотоэлектрические приемники с внутренним фотоэффектом обычно используют для регистрации излучения в ИК-области спектра. Принцип действия рассматриваемых детекторов осно​ван на способности полупроводниковых элементов изменять свою проводимость при поглощении фотонов. В качестве таких приемников используют, например, PbS- фотосопротивления с чувствительностью в области <4 мкм или InSb с чувствитель​ностью в области <7,5 мкм, работающие как при комнатной (293 К), так и при пониженных (273 К) температурах. В более широком спектральном диапазоне (<14мкм) могут работать детекторы типа PbSnTe или HgCdTe, но только при криогенных ( ≈77К) температурах.