Sugárzás mérés. PTE Pollack Mihály Műszaki és Informatikai Kar DR. GYURCSEK ISTVÁN

Átírás

1 PTE Pollack Mihály Műszaki és Informatikai Kar DR. GYURCSEK ISTVÁN Sugárzás mérés Forrás és irodalom: Lambert Miklós: Szenzorok elmélet (ISBN ) Bp

2 Sugárzás érzékelők (rad,el,x) ÉRINTÉSMENTES MÉRÉS Roncsolás mentes mérési módszerek Vezeték nélküli ICT technológiák IR technológiák Fénymérés, elektrooptika Hőmérsékletmérés (érintésmentes) Nukleáris méréstechnika

3 Szenzorok csoportosítása (THERM,EL,X) (RAD,EL,X) (MECH,EL,X) (MAG,EL,X) (CHEM,EL,X) Fém ellenálás Fényméréses Erő, nyomaték nyomás Magnetorezisztív Elektrokémiai Félvezető NTC,PTC,pn Rádióhullámú Helyzet érz. (útadó) Galvanomágneses Páratartalom érzékelős Termoelem IR érzékelős Áramlásézékelős Ionszelektív Termokapcsoló Kvantum detektoros Sebességérzékelős Gázérzékelős Gyorsulásérzékelős Akusztikushullám érz

4 Fénysugárzás-érzékelők (rad,el,x)

5 Sugárzás érzékelő szenzorok (rad,el,x) Egy hullámhosszú fény a gyakorlatban nem nagyon Monokróm fény keskeny sáv Szenzorok szélessávúak szűrőzés! Érzékelők csoportosítása Fotokonduktív szenzorok (fotoellenállás, ) Fényelektromos szenzorok (fotoelem,...) PSD (Position Sensing Detector) PIN dióda

6 Fotokonduktív érzékelők Hátrány Nagy parazita kapacitás ( nf) nagy tehetetlenség Átmeneti függvénye integráló tag Elterjedtebb szenzorok Szelén (fényelem!!!) - Lassú, öregszik - Elavult CdS - legelterjedtebb PbS gyors, ipari infra Fotoellenállások spektrális érzékenysége

7 Foto-elektromos érzékelők - Fotocella Kis kilépési munkájú fém (Cz) beeső fény elektronokat szakít le Előfeszítéssel (~100V) áram indulhat Statikus karakterisztika Hátránya Nagy, törékeny búra Kis érzékenység, erősíteni kell >100V anódfeszültség nehezen

8 Foto-elektromos érzékelők - Fényelemek Szelén és szilícium fotoelemek felépítése Kisfrekvenciás helyettesítő kép

9 Foto-elektromos érzékelők - Fényelemek Fényelemek spektrális érzékenysége az emberi szemmel és izzólámpával összehasonlítva

10 Foto-elektromos érzékelők Fotodiódák, fototranzisztorok Fototranzisztor és planárdiffúziós fotodióda elve

11 Optocsatolók

12 Színmérés - Alapfogalmak Szinhőmérséklet-mérés alapelve (példa)

13 Színmérés S-csap Pálcika M-csap L-csap Pálcika nagyon érzékeny, de éles látás helyén nincsen

14 Képbontó eszközök CCD, CMOS, JFET Műküdésük szerint Pontszkennerek Vonalszkennerek Területszkennerek

15 Rádióhullámú érzékelők (antennák) Antenna fém v. egyéb mágnesezhető anyag (ferrit) erővonal koncentrátor (opcionális) aktív elem de fejerősítővel Miller-index: el Csoportosítás LW, MW, SW (AM) - műsorszórásra Negyedhullámú illesztés Ferrit koncentrátor irányfüggő! URH (FM) műsorszórás mellett ipari alkalm. Negyedhullámú illesztés ( hajtogatva is) Mikrohullámú antenna nagy nyereségű fej+szekunder sugárzó (parabola) ürgerezonátor+tölcséres LC-kör illesztés a fejhez készülék specifikus elosztott param. tervezés WiFi, BlueTooth, GSM, UMTS, LTE, gerinc, mikro

16 IR szenzorok Termikus sugárzás-érzékelésre bármelyik hőmérséklet szenzor alkalmassá tehető kiegészítő abszorbeáló elemekkel. Megvalósítások Bolométer: fémréteg ellenállás t =0 a (UV... IR) = konstans Ideális abszorbens t=0, r=0, a=1 korom matt fekete festék fémréteg, CÉL nagy a / kis C V Termoelem Alkalmazások Mozgásérzékelők Hőtérkép (diagn)

17 Kvantumdetektorok Kvantumsugárzás (def) α, β, γ, x, kozmikus sugárzás α: részecske (proton, neutron) sugárzás β: elektron sugárzás vákumban (árammérés ) γ: foton (el.mágn.) sugárzás Kvantumdetektorok Ionizációs detektor (GM-számlálö) Közvetett sugárzás-detektor Közvetlen sugárzás-detektor

18 Ionizációs kvantumdetektorok Ionizációs kamra: becsapódó részecskék ionizálják a gázt elektromos áram Spec. eset: GM-cső (impulzus számláló) Nagyon érzékeny egyetlen részecske is impulzust generál

19 Közvetett és közvetlen kvantumdetektorok Közvetett ( hagyományos ) kettős energiaátalakítós SZCINTILLÁCIÓS DETEKTOR Spec közegben atomi ütközések rövid felvillanások (szcintillációk) Detektor elemei: (1) szcintillációs anyag, (2) fényérzékelő Felhasználása: (1) röntgen detektor, (2) kozmikus sugárdetektor Szcintillátor : NaJ X-ray, BGO (Bizmut germanát: Bi 4 Ge 3 O 12 ) kozmikus sugárzás Közvetlen ( új típusú ) kvantumdetektor Új félvezetők felzárkózás fázisában Tiszta (intrinsic) Si Tiszta Ge (HPGe=high purity Ge) Hátrány. Nagy sötétáram hűteni kell: o C Példa Se-SSD (Solid State Detector) alapú röntgendetektor felépítése

20 Kérdések?