Opracowane przez Polaków czujniki podczerwieni wykryją ogień zanim zmieni się w pożar
Opracowane przez polskich naukowców innowacyjne czujniki podczerwieni pozwolą wcześniej wykrywać pożary. Urządzenia najnowszej generacji mają trafić na rynek w ciągu roku. Dotychczas stosowane czujniki nie mogły być dostępne w powszechnej sprzedaży, ze względu na użycie do ich produkcji szkodliwych substancji. Głównym zastosowaniem czujników jest wykrywanie pożarów, ale sprawdzą się także w medycynie, nauce czy ochronie środowiska.
– Znaczenie techniki podczerwieni wynika przede wszystkim z powszechności występowania promieniowania podczerwonego. Te niewidzialne dla ludzkiego oka fale elektromagnetyczne niosą wiele informacji o obiektach, ich położeniu w przestrzeni, temperaturze, właściwościach powierzchni, a także informacje o atmosferze, w której się rozchodzą, o składzie chemicznym tej atmosfery – mówi agencji informacyjnej Newseria Innowacje kpt. dr inż. Małgorzata Kopytko z Zakładu Fizyki Ciała Stałego Wojskowej Akademii Technicznej.
Jednym z podstawowych zastosowań czujników promieniowania podczerwonego jest wykrywanie pożarów. Specjaliści z WAT rozwijają własne czujniki, immersyjne wysokotemperaturowe detektory. Urządzenia te są zintegrowane z soczewką immersyjną – optyczną soczewką, która skupia promieniowanie i powoduje dodatkowo wzrost czułości tego przyrządu.
– Aby wykryć pożar, detektor reaguje na wyższą temperaturę. Już w pierwszej fazie pożaru reaguje na zmianę temperatury – przekonuje kpt. Małgorzata Kopytko.
Klasyczne detektory podczerwieni, ogólno dostępne na rynku, muszą być chłodzone do niskich temperatur w celu zmniejszenia szumów termicznych. Przyrządy opracowywane w Wojskowej Akademii Technicznej mogą pracować w temperaturach zbliżonych do temperatury otoczenia.
– Poprzednio nasza technologia opierała się na materiale tellurku kadmowo-rtęciowego, lecz niestety ze względu na zawartość rtęci materiał ten jest niestabilny temperaturowo, nie jest odporny na narażenia środowiskowe. Najnowsze detektory są zbudowane w oparciu o arsenek galowo-indowy. To materiał bardziej stabilny, dzięki temu przyrządy te mogą być bardziej odporne na narażenia środowiskowe – zapewnia przedstawicielka WAT.
Urządzenia są wytwarzane metodą epitaksji z wiązek molekularnych. W ten sposób na arsenku galu osadzana jest struktura detekcyjna. Następnie urządzenie poddawane jest całemu szeregowi procesów produkcyjnych, takich jak trawienie, nanoszenie różnych warstw, cięcie. W końcu otrzymujemy gotowy produkt.
Czujniki podczerwieni są stosowanie nie tylko do wykrywania pożarów. Już w temperaturze kilku kelwinów ciała zaczynają emitować promieniowanie podczerwone. Dzięki urządzeniom wykrywającym to promieniowanie możemy wykorzystać je do pomiarów odległości, przesyłania danych, obserwacji kosmosu, badania zabytków czy wykonywania zdjęć satelitarnych.
– Zakres zastosowań tych przyrządów jest szeroki, w cywilnych zastosowaniach służą one do zdalnego pomiaru temperatury. Są także wykorzystywane w medycynie, w nauce i w ochronie środowiska. Zastosowania militarne to główny obszar zastosowań tych przyrządów. Rynek detektorów podczerwieni rozwinął się dzięki zastosowaniom militarnym. Służą one np. do naprowadzania pocisków – wymienia ekspertka.
Naukowcy czy wojskowi używają niezwykle złożonych wykrywaczy podczerwieni, które ze względu zarówno na swoją cenę, jak i inne cechy, na przykład wykorzystanie toksycznych materiałów, nie znajdowały dotychczas szerokiego zastosowania na rynku cywilnym. Jednak dzięki pracy ekspertów z WAT wkrótce może się to zmienić.
– Nowością jest to, że przyrządy te nie zawierają rtęci i kadmu, czyli pierwiastków szkodliwych, co może rozszerzyć szczególnie zastosowania cywilne tych przyrządów. Do tej pory powszechnie stosowane detektory z tellurku kadmowo-rtęciowego nie mogły znajdować powszechnych zastosowań cywilnych, głównie znajdowały zastosowania militarne. Planujemy wprowadzenie tych przyrządów pod koniec przyszłego roku – twierdzi kpt. Małgorzata Kopytko.
Według raportu Markets & Markets pt. „Flame Detectors Market – Global Forecast to 2020” w 2020 roku wartość światowego rynku czujników płomienia ma sięgnąć 3,2 mld dol., a średnioroczny wzrost w ciągu najbliższych trzech lat będzie wynosił na tym rynku 6 proc.
