ইনফ্রারেড ডিটেক্টর: নীতি, অ্যাপ্লিকেশন এবং নির্বাচন নির্দেশিকা

কল্পনা করুন, কোনো বস্তুকে স্পর্শ না করেই তার তাপমাত্রা অনুভব করা, অথবা দৃশ্যমান আলো ছাড়া লুকানো গ্যাসের উপাদান সনাক্ত করা। ইনফ্রারেড ডিটেক্টর এই আপাতদৃষ্টিতে অতিমানবীয় ক্ষমতাগুলো সম্ভব করে তোলে। এই নিরীহ দেখতে ডিভাইসগুলো নীরব অনুসন্ধানকারীর মতো কাজ করে, যা খালি চোখে অদৃশ্য ইনফ্রারেড বিকিরণকে ধারণ করে এবং আমাদের বস্তুগত বিশ্বের লুকানো দিকগুলো প্রকাশ করে।

সাধারণভাবে ইনফ্রারেড সেন্সর বা পাইরোইলেকট্রিক ডিটেক্টর হিসেবে পরিচিত, এই ফটোইলেকট্রিক ডিভাইসগুলো ইনফ্রারেড বিকিরণ সনাক্তকরণ এবং পরিমাপের জন্য বিশেষভাবে তৈরি করা হয়েছে। DIN 1319-1 স্ট্যান্ডার্ড অনুযায়ী, এগুলি ট্রান্সডিউসার হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়, যেখানে ইউরোপীয় পরিভাষা সাধারণত এদের সেন্সর হিসাবে চিহ্নিত করে। প্রযুক্তিগত সাহিত্যে প্রায়শই এই তিনটি শব্দ—ইনফ্রারেড ডিটেক্টর, ইনফ্রারেড ট্রান্সডিউসার এবং ইনফ্রারেড সেন্সর—বিনিময়যোগ্যভাবে ব্যবহৃত হয়।

এই উপাদানগুলি গ্যাস বিশ্লেষক, শিখা সেন্সর, বর্ণালী যন্ত্র এবং নন-কন্টাক্ট তাপমাত্রা পরিমাপ ডিভাইস সহ বিভিন্ন সরঞ্জামের গুরুত্বপূর্ণ উপাদান হিসেবে কাজ করে।

ইনফ্রারেড বিকিরণ হল বস্তুর অভ্যন্তরীণ তাপীয় গতির কারণে উৎপন্ন এক প্রকারের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ। পরম শূন্য (-273.15°C) এর উপরের সমস্ত পদার্থ ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ নির্গত করে, যার মধ্যে ইনফ্রারেড এই বর্ণালীর একটি অংশ। পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য এবং তাপমাত্রা সরাসরি বিকিরণ তীব্রতা এবং বর্ণালী গঠনের উপর প্রভাব ফেলে, যা সুনির্দিষ্ট ইনফ্রারেড শক্তি সনাক্তকরণের মাধ্যমে নন-কন্টাক্ট তাপমাত্রা পরিমাপের সুযোগ করে দেয়।

ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বর্ণালীতে একটি অনন্য স্থান দখল করে, ইনফ্রারেড বিকিরণ দৃশ্যমান লাল আলোর (প্রায় 760 ন্যানোমিটার) কাছাকাছি অবস্থান করে এবং মাইক্রোওয়েভ অঞ্চল পর্যন্ত বিস্তৃত হয়, যা প্রায় 760 ন্যানোমিটার থেকে 1 মিলিমিটার পর্যন্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে অন্তর্ভুক্ত করে।

থার্মাল ডিটেক্টরের একটি বিভাগ হিসাবে, পাইরোইলেকট্রিক ইনফ্রারেড ডিটেক্টরগুলি তাদের বিশেষ ব্ল্যাক শোষণ স্তরের মাধ্যমে নিজেদের আলাদা করে। এই বৈশিষ্ট্যটি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বিস্তৃত বর্ণালী প্রতিক্রিয়া এবং অভিন্ন সংবেদনশীলতা প্রদান করে। যেখানে সেমিকন্ডাক্টর ডিটেক্টর (যেমন InGaAs, PbS, বা PbSe) সাধারণত ঘরের তাপমাত্রায় 3 মাইক্রনের নিচে শ্রেষ্ঠ সনাক্তকরণ হার প্রদান করে, পাইরোইলেকট্রিক ডিটেক্টরগুলি বৃহত্তর বর্ণালী পরিসরে সুস্পষ্ট সুবিধা দেখায়।

থার্মোপাইল ডিটেক্টরগুলির সাথে তুলনা করলে—অন্য একটি প্রযুক্তি যা দীর্ঘ-তরঙ্গ ইনফ্রারেড সনাক্তকরণে সক্ষম—InfraTec-এর মতো নির্মাতাদের পাইরোইলেকট্রিক ডিটেক্টরগুলি দ্রুত প্রতিক্রিয়া সময় এবং উচ্চতর সিগন্যাল ভোল্টেজ সরবরাহ করে। এই ডিভাইসগুলি সাধারণত 2.5 থেকে 25 মাইক্রন পর্যন্ত এবং 0.5 থেকে 400 Hz পর্যন্ত মডুলেশন ফ্রিকোয়েন্সিতে সর্বোত্তমভাবে কাজ করে।

বিশেষভাবে, বিশেষ ব্ল্যাক শোষণ স্তর কিছু পাইরোইলেকট্রিক ডিটেক্টরকে অতিবেগুনি বিকিরণ (193 nm পর্যন্ত) এবং এমনকি টেরাহার্টজ বিকিরণ (100 মাইক্রন থেকে 1 মিমি) এর স্থিতিশীল গ্রাহক হিসাবে কাজ করতে সক্ষম করে।

• বহুমুখিতা: মাল্টিকম্পোনেন্ট বিশ্লেষণ সহ বিভিন্ন পরিমাপ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত
• উন্নত বিশ্লেষণ: রাসায়নিক পদ্ধতির মাধ্যমে ওভারল্যাপিং বর্ণালী ব্যান্ড সহ জটিল মিশ্রণ পরীক্ষা করতে সক্ষম
• উপাদান সনাক্তকরণ: অজানা পদার্থের স্বীকৃতিতে কার্যকর
• ব্যবহারিক সুবিধা: খরচ-সাশ্রয়ী, টেকসই এবং সহজে ছোট করা যায়

সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয় গতি সনাক্তকরণের জন্য, তা নিরাপত্তা ব্যবস্থা অনুপ্রবেশকারীদের সনাক্ত করার জন্য হোক বা স্বয়ংক্রিয় আলো নিয়ন্ত্রণের জন্য। এই অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সাধারণত সাশ্রয়ী পাইরোইলেকট্রিক সিরামিক সেন্সর ব্যবহার করা হয়।

উচ্চ-কার্যকারিতা অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে ননডিসপারসিভ ইনফ্রারেড (NDIR) গ্যাস বিশ্লেষণ এবং শিখা পর্যবেক্ষণ অন্তর্ভুক্ত, যা দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা এবং উচ্চতর সংকেত-থেকে-নয়েজ অনুপাত নিশ্চিত করতে সাধারণত প্রিমিয়াম একক-ক্রিস্টাল লিথিয়াম ট্যানটালেট (LiTaO ₃ ) ডিটেক্টর ব্যবহার করে। অতিরিক্ত অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে বর্ণালীবিদ্যা এবং রেডিওমেট্রি অন্তর্ভুক্ত, যা বৈজ্ঞানিক গবেষণা এবং শিল্প পরিমাপকে সমর্থন করে।

পাইরোইলেকট্রিক ডিটেক্টর পরিবেশগত পর্যবেক্ষণ (CO ₂ , মিথেন ইত্যাদি পরিমাপ), শিল্প নিরাপত্তা (জ্বলনযোগ্য গ্যাস লিক সনাক্তকরণ), এবং চিকিৎসা অ্যাপ্লিকেশন (অ্যানেস্থেটিক গ্যাস মনিটরিং)-এ গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

বিশেষ ডিটেক্টরগুলি জৈব পদার্থের দহন থেকে বর্ণালী স্বাক্ষর নির্ভরযোগ্যভাবে সনাক্ত করতে পারে, যা তাদের বিপর্যয়কর ক্ষতি প্রতিরোধের জন্য দ্রুত প্রতিক্রিয়ার প্রয়োজনীয় ফায়ার অ্যালার্ম সিস্টেমের জন্য আদর্শ করে তোলে।

বর্ণালীবীক্ষণের জন্য ডিজাইন করা ডিটেক্টরগুলিতে বিস্তৃত তরঙ্গদৈর্ঘ্য জুড়ে অভিন্নভাবে শোষণকারী স্তর থাকে, যা সঠিক বর্ণালী পরিমাপের জন্য ধারাবাহিক সংবেদনশীলতা নিশ্চিত করে।

InfraTec-এর মতো নির্মাতারা উচ্চ-সংবেদনশীলতা, কম-নয়েজ ডিটেক্টর তৈরি করতে পালিশ করা লিথিয়াম ট্যানটালেট একক ক্রিস্টাল ব্যবহার করে। উন্নত কৌশলগুলি ব্যতিক্রমী প্রতিক্রিয়া গতি এবং সংবেদনশীলতা প্রদান করে অতি-পাতলা 25-মাইক্রন চিপগুলির ব্যাপক উত্পাদন করতে দেয়।

ইনফ্রারেড ফিল্টারগুলি আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান, যা ডিটেক্টর নির্বাচনযোগ্যতা বাড়ানোর জন্য নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে নির্বাচন করে প্রেরণ করে। প্রধান ফিল্টার প্যারামিটারগুলির মধ্যে রয়েছে ট্রান্সমিশন শতাংশ, কেন্দ্র তরঙ্গদৈর্ঘ্য, ব্যান্ডউইথ এবং ব্লকিং গভীরতা।

আধুনিক উত্পাদন সুবিধাগুলিতে ধারাবাহিক গুণমান এবং নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করতে ফিজিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন (PVD), স্বয়ংক্রিয় চিপ বন্ডিং এবং সুনির্দিষ্ট পরিমাপ সিস্টেম অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে।

নির্মাতারা সাধারণত TO18 বা TO39 প্যাকেজে বিভিন্ন একক-চ্যানেল ডিটেক্টর সরবরাহ করে, যেখানে তাপমাত্রা ক্ষতিপূরণ এবং সমন্বিত JFET/CMOS অ্যামপ্লিফায়ার রয়েছে। উপাদান বিকল্পগুলির মধ্যে রয়েছে LiTaO ₃ বা ডিউটেরেটেড এল-অ্যালানিন ডোপড ট্রিগ্লাইসিন সালফেট (DLaTGS), ফ্ল্যাট বর্ণালী প্রতিক্রিয়ার প্রয়োজনীয় বিশ্লেষণাত্মক যন্ত্রগুলির জন্য বিশেষ সংস্করণ সহ।

সম্পূর্ণ পণ্য লাইনে প্রায় 50টি স্ট্যান্ডার্ড ডিটেক্টর অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে, যার মধ্যে হ্রাসকৃত মাইক্রোফোন নয়েজ, সমন্বিত অপারেশনাল অ্যামপ্লিফায়ার বা ডিজিটাল আউটপুট বৈশিষ্ট্যযুক্ত বিকল্প রয়েছে।