česky english Vítejte, dnes je středa 27. leden 2021

Z aktuálního vydání: Pohlédněte pravdě do očí. Výsledky schovala ve spektru

DPS 1/2021 | Vývoj - články
Autor: Ing. Jan Robenek
01.jpg

Některé věci jsou nad slunce jasné, zatímco k jiným se budeme muset postupně dopracovat. Moderní technologie nám naštěstí podávají pomocnou ruku. Přenosnou „laboratoř“, která dokáže rychle odhalit i to, co mělo zůstat očím skryté, tak můžeme mít neustále při sobě.

Na počátku byla NIRED

Zkuste si představit, jak u manga přímo v obchodě ověřujete, zda je sladké – a nemusíte se jej přitom vůbec dotknout. Přála by si vaše dcera ještě před jídlem zkontrolovat obsah kalorií u svého oblíbeného sýru? A co teprve předepsané prášky od lékaře, obsahují skutečně životně důležité složky, nebo se jedná o lacinou napodobeninu? Žádný problém, chytré telefony mají všechny předpoklady k tomu, aby pokaždé nabízely jasné odpovědi. Ovšem bez vhodné součástkové základny by toho zase tak moc nesvedly.

Obr. 1 Spektroskopie provozovaná v blízké infračervené oblasti určuje u věcí jejich molekulární „otisk prstu“. Bude proto možné zjistit nejen složení potravin, ale také jejich čerstvost [1]

Jak je ale možné, že na výše nadhozené otázky dokážeme takto kategoricky odpovídat? Klíčem bude jedinečná molekulární struktura zkoumaných věcí společně se spektroskopií provozovanou v blízké infračervené oblasti, která pak leccos odhalí v tom „správném světle“. Sekundovat jí přitom bude vůbec nejmenší dostupná LED, přesněji NIRED (near-infrared), navržená přesně pro tyto účely [1]. Společnost Osram Opto Semiconductors dosahuje v případě prvku Oslon® P1616 SFH 4737 rozměrů pouze 1,6 × 1,6 × 0,9 mm, což oproti dřívějšímu nejmenšímu produktu v nabídce stejného výrobce představuje poloviční rozměry.

vyvoj-2
Obr. 2 Oslon® P1616 SFH 4737 se pasuje do role vůbec nejmenší dostupné NIRED pro spektroskopii [1]

Široké spektrum (aplikací)

Aby mohl zdroj infračerveného záření vyhovět potřebám naší „přenosné“ spektroskopie, bude muset v prvé řadě pokrýt tak široký rozsah vlnových délek, jak jen to situace umožňuje. Rostoucí kmitočtový záběr zde totiž otevírá cestu k analýze většího počtu různých předmětů. Pokud si tedy přejeme stanovit složení nebo např. obsah vody, osvěcujeme zpravidla v rozmezí od 650 do 1050 nm. Část záření se přitom odráží zpět, zatímco určité složky již budou díky krátkodobým vibracím na atomární úrovni pohlcovány. Charakteristiky jsou natolik specifické, že umožňují pokaždé vznik jedinečného molekulárního otisku. To, co se ve spektru vrací zpět, stačí jen zajistit speciálním detektorem, data softwarově zpracovat, porovnat s informacemi uloženými v cloudu a výsledky měření předložit uživateli. Klidně i zemědělcům a hezky v terénu [2].

vyvoj-3
Obr. 3 Typické chování širokopásmové near-IR LED SFH 4737 z pohledu spektra, bez výraznějších propadů nebo také špiček ve stěžejní oblasti vyšších stovek nm [4]

Malé širokopásmové NIRED však také musí efektivně hospodařit s dostupnou energií. Osram znovu zapracoval na výsledcích [3] a může díky diodám SFH 4737 aktuálně při pokojové teplotě, IF = 350 mA a tp = 10 ms nabídnout typ. Φe = 74 mW (600 až 1050 nm) a pro stejný rozsah vlnových délek třeba též Ie = 18 mW/sr. Zároveň řeší i otázku snížené citlivosti snímačů s rostoucí vlnovou délkou, zvláště pak nad 950 nm.

robenek@dps-az.cz

Partneři

eipc
epci
imaps
papouch
ep
mikrozone
mcu
projectik