Eine Gruppe von Wissenschaftlern aus Südkorea hat eine Wärmebildkamera auf Basis eines Mikrobolometers entwickelt. Das Modul zeichnet sich durch einfache Bedienbarkeit, hohe Bediengenauigkeit und einen geringen Selbstkostenpreis aus, der die Integration in moderne Telefone ermöglicht.
Die Kontrolle der Körpertemperatur beim Betreten öffentlicher Gebäude ist seit Beginn der Pandemie tägliche Realität. Manchmal dauert es zu lange und es bilden sich Schlangen am Eingang. Wärmebildkameras könnten das Problem lösen, aber ihre Kosten sind zu hoch, als dass solche Systeme überall installiert werden könnten. Die Lösung des Problems wurde von Wissenschaftlern des Center for Optoelectronic Materials and Devices am Korea Institute of Science and Technology vorgeschlagen, die die Technologie des Bolometers - eines Ende des 19. Jahrhunderts erfundenen Wärmeempfängers für Infrarotstrahlung - adaptierten.
Die neue Version des Mikrobolometers ist recht unprätentiös, sie zeigt auch bei Temperaturen von 100 °C und darüber recht genaue Ergebnisse. Dies bedeutet, dass ein solcher Sensor am Telefon installiert werden kann. Die Komponenten moderner Smartphones sind in der Regel für den Betrieb bei Temperaturen bis 85 °C ausgelegt.
Herkömmliche berührungslose Thermometer wandeln die von allen Körpern über dem absoluten Nullpunkt emittierte Infrarotstrahlung in elektrischen Strom um. Und schon wird sein Wert nachträglich neu berechnet und der Bildschirm zeigt Grad Celsius oder Fahrenheit an. Je höher die Körpertemperatur, desto intensiver die Infrarotstrahlung.
Das Herzstück moderner Wärmebildkameras sind Arrays von Mikrobolometern, die die Temperatur genauer messen als einfache berührungslose Thermometer. Infrarotstrahlung wirkt auf den Detektor ein, wodurch sich die Stärke des elektrischen Stroms ändert. Gleichzeitig arbeiten die meisten modernen Mikrobolometer normalerweise nur bei Temperaturen nahe der Raumtemperatur, bei höheren Temperaturen ist eine Kühleinheit erforderlich.
Das Verdienst koreanischer Wissenschaftler ist der Ersatz des traditionellen Detektors durch ein Modul aus einem thermostabileren Material - einem Film aus Vanadiumdioxid. Dieses Material zeigt die gleichen Änderungen des elektrischen Stroms, ohne von Raumtemperatur bis etwa 100 ° C zu versagen. Als zusätzliche Maßnahme wurde in das neu konstruierte Mikrobolometer ein Infrarot-Absorber eingebaut, der die Strahlungsaufnahme erhöht und die Genauigkeit der Arbeit um das Dreifache erhöht. Während des Tests nahm der Sensor Bilder mit 100 Bildern pro Sekunde bei Temperaturen von bis zu 100 ° C auf, was drei- bis viermal schneller ist als bei herkömmlichen Sensoren.
In der Praxis bedeutet dies, dass das Mikrobolometer kostengünstig nicht nur in Telefone eingebaut, sondern generell überall eingesetzt werden kann. Zum Beispiel hilft es den Bordsystemen von Autos, Gefahrenquellen im Dunkeln zu erkennen, im Bauwesen, ermöglicht es Ihnen, Fehler in Strukturen schnell zu erkennen, und Feuerwehrleute können bei Rauchbedingungen besser sehen.
2021-08-08 17:38:27
Autor: Vitalii Babkin