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赤外線検出器の原理、応用、および選定ガイド
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赤外線検出器の原理、応用、および選定ガイド

2025-10-24
Latest company blogs about 赤外線検出器の原理、応用、および選定ガイド

物体に触れることなくその温度を感知したり、目に見える光なしに隠れたガス成分を検出したりすることを想像してみてください。赤外線検出器は、これらの一見超人的な能力を可能にします。これらの控えめなデバイスは、人間の目には見えない赤外線放射を捉え、私たちの物質世界の隠れた側面を明らかにする、静かな調査官として機能します。

赤外線検出器の基礎

一般的に赤外線センサーまたは焦電型検出器と呼ばれるこれらの光電デバイスは、赤外線放射の検出と測定を専門としています。DIN 1319-1規格によれば、これらはトランスデューサーとして分類され、ヨーロッパの用語では通常、センサーとラベル付けされています。技術文献では、赤外線検出器、赤外線トランスデューサー、赤外線センサーという3つの用語が互換的に使用されることがよくあります。

これらのコンポーネントは、ガス分析装置、炎センサー、分光計、非接触温度測定デバイスなど、さまざまな機器の重要な要素として機能します。

赤外線検出の背後にある物理学

赤外線放射は、物体内の熱運動によって生成される電磁放射の一形態です。絶対零度(-273.15℃)を超えるすべての物質は電磁波を放射し、赤外線はこのスペクトルの一部を表します。表面特性と温度は、放射強度とスペクトル組成の両方に直接影響し、正確な赤外線エネルギー検出による非接触温度測定を可能にします。

電磁スペクトルの中で独特の位置を占める赤外線放射は、可視赤色光(約760ナノメートル)に隣接し、マイクロ波領域まで広がり、約760ナノメートルから1ミリメートルの波長をカバーしています。

焦電型赤外線検出器の利点

熱検出器のカテゴリーとして、焦電型赤外線検出器は、特殊な黒色吸収層によって区別されます。この機能は、非常に広いスペクトル応答と、波長全体にわたる均一な感度を提供します。半導体検出器(InGaAs、PbS、PbSeなど)は、通常、室温で3ミクロン未満で優れた検出速度を提供しますが、焦電型検出器は、より広いスペクトル範囲で明確な利点を示します。

サーモパイル検出器(長波赤外線検出が可能な別の技術)と比較して、InfraTecなどのメーカーの焦電型検出器は、より速い応答時間とより高い信号電圧を提供します。これらのデバイスは、通常、2.5〜25ミクロンの間で最適に動作し、変調周波数は0.5〜400 Hzです。

特に、特殊な黒色吸収層により、特定の焦電型検出器は、紫外線放射(193 nmまで)やテラヘルツ放射(100ミクロンから1 mm)の安定した受信機として機能できます。

焦電型検出器の主な利点
  • 多様性: 多成分分析など、さまざまな測定アプリケーションに適しています
  • 高度な分析: ケモメトリクス法を使用して、重複するスペクトル帯域を持つ複雑な混合物を検査することができます
  • 物質の識別: 未知の物質の認識に効果的です
  • 実用的な利点: 費用対効果が高く、耐久性があり、容易に小型化できます
主な用途

最も普及している用途は、侵入者を識別するセキュリティシステムや自動照明制御など、モーション検出です。これらのアプリケーションでは、通常、経済的な焦電セラミックセンサーが使用されます。

非分散型赤外線(NDIR)ガス分析や炎監視などの高性能アプリケーションでは、通常、長期的な安定性と優れた信号対雑音比を確保するために、プレミアム単結晶タンタル酸リチウム(LiTaO 3 )検出器が使用されます。その他のアプリケーションには、分光法と放射測定があり、科学研究と産業測定をサポートしています。

ガス分析アプリケーション

焦電型検出器は、環境モニタリング(CO 2 、メタンなどの測定)、産業安全(可燃性ガス漏れ検出)、および医療アプリケーション(麻酔ガスモニタリング)において重要な役割を果たしています。

炎検出

特殊な検出器は、有機材料の燃焼からのスペクトルシグネチャを確実に識別できるため、壊滅的な損傷を防ぐために迅速な対応を必要とする火災報知システムに最適です。

分光アプリケーション

分光法用に設計された検出器は、広い波長範囲にわたって均一に吸収する層を備えており、正確なスペクトル測定のための一貫した感度を保証します。

技術的な考慮事項

InfraTecなどのメーカーは、高感度で低ノイズの検出器を製造するために、研磨されたタンタル酸リチウム単結晶を使用しています。高度な技術により、優れた応答速度と感度を提供する超薄型25ミクロンチップの大量生産が可能になります。

赤外線フィルターは、検出器の選択性を高めるために特定の波長を選択的に透過させる、もう1つの重要なコンポーネントです。主なフィルターパラメータには、透過率、中心波長、帯域幅、およびブロッキング深度が含まれます。

最新の生産設備には、物理蒸着(PVD)、自動チップボンディング、および精密測定システムが組み込まれており、一貫した品質と信頼性を確保しています。

製品選択

メーカーは通常、温度補償と統合されたJFET/CMOSアンプを備えた、TO18またはTO39パッケージのさまざまなシングルチャネル検出器を提供しています。材料オプションには、LiTaO 3 または重水素化L-アラニン添加トリグリシン硫酸塩(DLaTGS)があり、フラットなスペクトル応答を必要とする分析機器用の特殊バージョンも利用できます。

完全な製品ラインには、約50個の標準検出器が含まれており、マイクロホンノイズの低減、統合された演算増幅器、またはデジタル出力が特徴です。

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赤外線検出器の原理、応用、および選定ガイド
2025-10-24
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物体に触れることなくその温度を感知したり、目に見える光なしに隠れたガス成分を検出したりすることを想像してみてください。赤外線検出器は、これらの一見超人的な能力を可能にします。これらの控えめなデバイスは、人間の目には見えない赤外線放射を捉え、私たちの物質世界の隠れた側面を明らかにする、静かな調査官として機能します。

赤外線検出器の基礎

一般的に赤外線センサーまたは焦電型検出器と呼ばれるこれらの光電デバイスは、赤外線放射の検出と測定を専門としています。DIN 1319-1規格によれば、これらはトランスデューサーとして分類され、ヨーロッパの用語では通常、センサーとラベル付けされています。技術文献では、赤外線検出器、赤外線トランスデューサー、赤外線センサーという3つの用語が互換的に使用されることがよくあります。

これらのコンポーネントは、ガス分析装置、炎センサー、分光計、非接触温度測定デバイスなど、さまざまな機器の重要な要素として機能します。

赤外線検出の背後にある物理学

赤外線放射は、物体内の熱運動によって生成される電磁放射の一形態です。絶対零度(-273.15℃)を超えるすべての物質は電磁波を放射し、赤外線はこのスペクトルの一部を表します。表面特性と温度は、放射強度とスペクトル組成の両方に直接影響し、正確な赤外線エネルギー検出による非接触温度測定を可能にします。

電磁スペクトルの中で独特の位置を占める赤外線放射は、可視赤色光(約760ナノメートル)に隣接し、マイクロ波領域まで広がり、約760ナノメートルから1ミリメートルの波長をカバーしています。

焦電型赤外線検出器の利点

熱検出器のカテゴリーとして、焦電型赤外線検出器は、特殊な黒色吸収層によって区別されます。この機能は、非常に広いスペクトル応答と、波長全体にわたる均一な感度を提供します。半導体検出器(InGaAs、PbS、PbSeなど)は、通常、室温で3ミクロン未満で優れた検出速度を提供しますが、焦電型検出器は、より広いスペクトル範囲で明確な利点を示します。

サーモパイル検出器(長波赤外線検出が可能な別の技術)と比較して、InfraTecなどのメーカーの焦電型検出器は、より速い応答時間とより高い信号電圧を提供します。これらのデバイスは、通常、2.5〜25ミクロンの間で最適に動作し、変調周波数は0.5〜400 Hzです。

特に、特殊な黒色吸収層により、特定の焦電型検出器は、紫外線放射(193 nmまで)やテラヘルツ放射(100ミクロンから1 mm)の安定した受信機として機能できます。

焦電型検出器の主な利点
  • 多様性: 多成分分析など、さまざまな測定アプリケーションに適しています
  • 高度な分析: ケモメトリクス法を使用して、重複するスペクトル帯域を持つ複雑な混合物を検査することができます
  • 物質の識別: 未知の物質の認識に効果的です
  • 実用的な利点: 費用対効果が高く、耐久性があり、容易に小型化できます
主な用途

最も普及している用途は、侵入者を識別するセキュリティシステムや自動照明制御など、モーション検出です。これらのアプリケーションでは、通常、経済的な焦電セラミックセンサーが使用されます。

非分散型赤外線(NDIR)ガス分析や炎監視などの高性能アプリケーションでは、通常、長期的な安定性と優れた信号対雑音比を確保するために、プレミアム単結晶タンタル酸リチウム(LiTaO 3 )検出器が使用されます。その他のアプリケーションには、分光法と放射測定があり、科学研究と産業測定をサポートしています。

ガス分析アプリケーション

焦電型検出器は、環境モニタリング(CO 2 、メタンなどの測定)、産業安全(可燃性ガス漏れ検出)、および医療アプリケーション(麻酔ガスモニタリング)において重要な役割を果たしています。

炎検出

特殊な検出器は、有機材料の燃焼からのスペクトルシグネチャを確実に識別できるため、壊滅的な損傷を防ぐために迅速な対応を必要とする火災報知システムに最適です。

分光アプリケーション

分光法用に設計された検出器は、広い波長範囲にわたって均一に吸収する層を備えており、正確なスペクトル測定のための一貫した感度を保証します。

技術的な考慮事項

InfraTecなどのメーカーは、高感度で低ノイズの検出器を製造するために、研磨されたタンタル酸リチウム単結晶を使用しています。高度な技術により、優れた応答速度と感度を提供する超薄型25ミクロンチップの大量生産が可能になります。

赤外線フィルターは、検出器の選択性を高めるために特定の波長を選択的に透過させる、もう1つの重要なコンポーネントです。主なフィルターパラメータには、透過率、中心波長、帯域幅、およびブロッキング深度が含まれます。

最新の生産設備には、物理蒸着(PVD)、自動チップボンディング、および精密測定システムが組み込まれており、一貫した品質と信頼性を確保しています。

製品選択

メーカーは通常、温度補償と統合されたJFET/CMOSアンプを備えた、TO18またはTO39パッケージのさまざまなシングルチャネル検出器を提供しています。材料オプションには、LiTaO 3 または重水素化L-アラニン添加トリグリシン硫酸塩(DLaTGS)があり、フラットなスペクトル応答を必要とする分析機器用の特殊バージョンも利用できます。

完全な製品ラインには、約50個の標準検出器が含まれており、マイクロホンノイズの低減、統合された演算増幅器、またはデジタル出力が特徴です。