传感器部门的新闻稿

请阅读InfraTec公司新闻稿,获取最新信息,以及关于热成像设备,热释电探测器和红外技术的资讯。

Polarisation microscopic image of crystallised Rochelle salt

热释电的由来

铁电:100 年来一直活跃在第一线。这种现象至今仍被深入地研究和使用。

科学探索来自于雄心勃勃和充满好奇的人,没有他们很难想象现今的科技会有如此大的进步。在红外科技领域, InfraTec 的研究人员和开发者们凭借远见卓识和专业能力对热释电探测器的发展做出了决定性的贡献。

铁电现象
100 年前,Joseph Valasek 在罗息盐晶体(酒石酸钾钠)中发现了铁电现象。他最初观察到电场下介电极化曲 线的滞后现象。Valasek 定义了“介电位移D,电场E 和极化的表征量B,H 和I”。在电气石和石英晶体上的 压电和热释电特性早在Valasek 之前就被发现了。他沿着这条研究路径,为铁电晶体的探索铺平了道路。像热 释电晶体一样,这些晶体也表现出“自然”的极化,极化方向在电场下可以反转。随后几年,人们发现了更多 的铁电体,并且很快以其优异的性能应用到了超声换能器上。现今,铁电体能在很多日常设备中找到,例如, 电子系统中的稳态存储器,扬声器和打火机中的元件,当然少不了能用在气体和火焰传感器上的热释电探测器。

科学杂志APL Materials 专门为铁电体的发现发行了一个特辑“铁电体100 周年-庆祝”。Neumann 博士以及 另两位来InfraTec 公司研发部的专家参与了这一特辑,撰写了文章“Advantages and limitation of Mn doped PIN–PMN–PT single crystals in pyroelectric detectors”。虽然钽酸锂是InfraTec 公司制作探 测器的主要材料,但仍然有更好性能的热释电材料需要研发,并且致力于开发更高效经济,及更安全的生产流 程。本出版物比较了钽酸锂单晶和基于铌镁酸铅的热释电单晶材料。除了弛豫铁电体铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸 铅(PIN-PMN-PT)外,该团队还研究了铁电聚合物PVDF 和PZT 薄膜复合材料。

总是先人一步
热释电效应是InfraTec 红外探测器的基础,也是热释电材料和加工技术持续进行研究的广阔领域。Norbert Neumann 博士一直参与这一领域的持续开发和优化工作。1991 年,他与Matthias Heinze 博士和Matthias Krauß 博士共同成立了红外传感和测试技术有限公司,并且在之后的一段时间内一直担任研发技术部门的负责 人。在2000 年初,他和他的团队开发了一种新型热释电探测器,带有集成跨阻放大器的电流模式探测器,即, LME-336(单通道)和LMM-244(四通道),之后又开发了可调波长探测器(微型光谱仪),装载有法布里-帕 罗滤镜,获得了多个奖项。此外还有一个专利技术,一种用于安装热释电芯片的支架,能够减少振动和机械冲 击对探测器带来的干扰(LME 和LMM 系列探测器)。

从最初的生产开始,传感器研发部门对于开发钽酸锂晶圆新的稳定技术一直孜孜不倦地追求,例如吸收层和电 极层的应用。自动测试系统对于探测器灵敏度和噪声的测试,也是我们追求质量理念的核心。InfraTec 出品 的探测器都是经过电子和光学测试合格的。

研究人员追求他们的理想会远离现实?Neumann 博士不这么认为!对铁电材料的持续开发包括对于批量生产的 可行性和风险性进行深入的研究不亚于研究材料本身。公司实验室完善的设备,使我们的工程师能够很好地开 发,生产管理和技术支持,甚至为客户提供应用支持。Neumann 博士从年轻一代的工程师中开始培养,共同发 表了15 篇文章和2 篇论文。

更多的研发力量
在过去的30 年里面,研发部门发展成了一个非凡的部门,这不仅是因为它的规模正好适应一个中型公司,也 因为它积累了丰富的专业知识,更是因为Norbert Neumann 博士一直采用的学院式管理模式。“我们在传感器 部门做出的一切成就都是所有人在各自方向上的努力,”前任领导如是说道。在取得了20 多年卓越成就之后, Martin Ebermann 博士将接任部门的负责人。而Norbert Neumann 博士将继续以顾问的身份活跃在InfraTec, 并且对Polar 项目进行指导,该项目是在氧化铪基底上用CMOS 兼容热释电传感器。此外,他还将参与DLaTGS 晶体的生长计划的考核。


InfraTec - 30 years company anniversary

红外技术引领的30 年

一家高效,中型,高科技的德累斯顿公司是如何从零开始的。

红外技术有一种独特而神秘的气质,因为它是一种无形的电磁波辐射,并且无处不在。它可以被用作测试温度, 也可以测量气体的浓度,在早期的火情检测和能量损耗追踪也有应用。1991 年,两位年轻人在他们所在大学 德累斯顿工业大学读博期间关注到了这一技术,他们带领着一群毕业生将这技术转化成了奋斗终生的动力, InfraTec 红外探测与测试技术有限公司成立了。

将红外技术的魅力转化成商业基础这一想法以及足够的耐心,推动着他们在30 年内将公司发展成为红外技术 领域全球制造商。现任执行总经理,Matthias Kraus 博士和Matthias Heinz 博士在初建公司时面临了诸多挑 战。最大的挑战是最初没有可以规模化生产的产品,也没有生产和测试的设备,也没有客户。而启动资金则是 公司的另一大需要解决的难题。“但是我们仍然拥有许多优秀的资源,我们没有被‘德国人的焦虑’这一固有 印象所打败,并且我们牢牢掌握了关键技术。我们的愿景是将一切做的比竞争对手好。” Matthias Heinz 博 士,传感器部门的执行总经理如是说到。

30 年来高水平的红外技术
从我们的第一个位于德累斯顿大学旧幼儿园地下室的“生产实验室”到第一个“真正”的洁净室生产车间的落 成,我们所经历过的道路都是有针对性的,但并不是一帆风顺的。“三十年的时光转眼间就过去了,在这三十 年里面,我们的创造力始终和必要的好运气相辅相成。我们要向所有敬业,积极奉献的员工说一声感谢,他们 是InfraTec 的支柱力量,同样也要感谢所有的客户和合作伙伴,他们始终给与我们足够的信任和支持。”红 外测试技术部门的执行总经理Matthias Krausz 博士说到。

许多公司在成功进入市场后会几经易手,或者被大公司收购。InfraTec 公司曾经拒绝过很多这方面的提议。 “我们看到了这个行业未来的机会,我们可以利用现在所有权的结构优势来保持和扩大我们在世界市场范围的 份额,” Matthias Heinze 博士确认道。InfraTec 是客户,员工,供应商和其他市场参与者可靠的合作伙伴。 创新的理念和产品的品质是我们可持续发展的关键。

“德累斯顿制作”充满信心
InfraTec 公司的整个生产线在德累斯顿的总部完成。到目前位置,并没有将产线放到其他国家。“确实如 此!”根据Matthias Krausz 博士的观点:“创业决策的要点是将价值创造的核心留在德累斯顿。如果我们作 为一个中型德国企业的框架没有改变,这一点将不会改变”。“此外有一半的员工是当地毕业,我们核心工业 团队拥有熟练工人的资质。这些特质无法用海外低价的能源,市场成本或者税收优势来抵消,” Matthias Heinze 博士说。这就是InfraTec 公司将继续在位于“德累斯顿技术中心”的总部研发,生产和销售的原因。

望向“水晶球”的一眼
对于InfraTec 的执行总经理来说,对于未来的展望是至关重要的。我们想成为什么样的?我们想去向哪里? Matthias Krausz 博士有一个明确的答案:“我们将持续如今的以客户为导向,家族持有制为特点的公司模式, 以科技和质量领先为宗旨,面向小众化市场。尽管全球技术和经济发展迅猛,我们今后的十年仍将继续现有的 发展模式。”

此外,新老交替的挑战迫在眉睫。“我们,作为公司所有者,所考虑的不是我们每天在做些什么,而要考虑到 下一代的管理者在哪里,如何对InfraTec 公司产生最佳的影响。” Matthias Heinze 博士在谈到企业继承的 话题时说到。

元器件产业和热成像系统产业将继续肩并肩地发展。此外,InfraTec 希望能够超越以往的限制,不止关注于 新产品技术和生产的兼容性。公司不动产领域也将扩展,在德累斯顿技术中心的新建计划已经启动。

InfraTec Sensor Division - Catalogue Update 2021 / Picture credits: © iStock.com / IPGGutenbergUKLtd

持续更新—新版InfraTec 探测器目录册

传感器行业的专家级阅读体验,包括世界第一个八通道探测器和LRM 系列的其他新成员。

内有丰富的“德国制造”热释电探测器。可供研发部门使用。在德累斯顿总部的InfraTec 红外探测和测试技 术有限公司,以及在美国,英国和中国的分部都可以为您提供更多咨询。红外探测器可用于高精度气体分析, 火焰火灾传感器以及光谱分析。

现有产品目录册
为了完整的产品概述,InfraTec 更新了探测器目录册。除了已知熟悉的产品系列(共有5 组系列,约50 种探 测器)之外,新版还包括来自PYROMID®系列的多个最新型号多通道探测器。特别亮眼的是LRM-278—世界第一 款热释电8 通道探测器,封装在TO8 管壳中。此外,还新推出了两款四通道探测器LRM-244 和LRM-274,其大 于的110°视场角,特别适合火焰检测的场合。在红外滤光片选材上面,新增了两个型号,一个是用于水的检 测(代号“W”),一个是用于二氧化氮(代号“N”)的窄带滤光片。此外还有一个额外的参考通道滤光片可 供选择(代号“B”),3.72 μm 半峰宽90 nm 的参数,可以避免某些气体吸收的干扰。这三款InfraTec 额外 增加的滤光片,能够使客户以较低的成本,短时间内开展新项目。

除了上述提到的新增内容,修改的目录册里面还提供了关于热释电探测器,及其应用场合详细的技术解释,也 包括更新的操作手册。目录册包括探测器的数据手册,以及窄带滤光片和红外窗片的概览。

您可以通过sensorik[at]infratec.de 邮箱,或者电话+49 351 82876-700,索取更新的目录册。

InfraTec Office Atlante

InfraTec在美国开设了第二个办事处

为了满足日益增长的热释电探测器的需求,总部位于德累斯顿的公司扩展了美国市场

在2007年,InfraTec公司的第一个在欧洲以外的分支机构在美国的德克萨斯州达拉斯成立。它也是继英国分公司之后的第二个分公司。InfraTec红外有限公司作为德累斯顿总部InfraTec红外传感与测试有限公司在美国的分支机构开拓了国际业务。并且InfraTec也设立了中国的永久办事处。

2020-InfraTec在国际贸易上的成长
InfraTec红外有限公司在2020年11月开设了美国的第二个办事处,位于佐治亚州的亚特兰大。设立这个机构的原因是美国,加拿大和墨西哥市场对于热释电气体以及火焰探测器的大量需求。尤其是美国甚至整个北美地区是红外传感器技术最大的市场,对市场的领悟促成了InfraTec公司在北美的销售策略。“由于拥有大量客户,北美的份额占据整个公司营业额的三分之一,”红外传感器分部总裁Matthias Heinze说道。在过去的5年里,InfraTec的销售额在美国市场增长了70%。

随着新办事处的成立,美国的销售团队也在扩张。InfraTec的客户可以就近得到更多的服务和支持。克服了时差,客户的需求能够更精确和快速地得到满足。而我们整个生产基地是位于德国的德累斯顿。

InfraTec Sensor division - Corona, extra shifts

特殊时期需要采取特殊措施 – InfraTec 公司应对新冠肺炎大流行的影响

为应对疫情的关键部件探测器增加班次

随着当前的疫情危机,世界正面临着诸多挑战,首先需要确保的是公众的健康。SARS‐CoV‐2 病毒,公知为“新 型冠状病毒”,会引起呼吸道感染。目前,只能治疗症状,不能治疗疾病本身。为了防治这一流行病,医疗设 备,特别是呼吸机尤为重要。作为一家呼吸机技术相关的元器件生产厂家,InfraTec 公司必须“采取特殊措施, 在短时间内满足全球的急需”,InfraTec 公司的总经理Mattahias Heinze 博士这样说到,为了满足这一需求, 四月初,公司实行了额外的轮班制。

呼吸机设备通常是根据时间,体积和压力的参数来控制病人的呼吸情况。所以需要相应的设备来检测和分析这 些参数。呼吸气体分析方法被用于此,与此同时需要很多相关的传感器。InfraTec 公司的热释电探测器,是安 装在红外气体分析仪中,可以测试例如整个呼吸循环中的二氧化碳含量。这样就可以检测呼吸变化,从而可以 优化呼吸机的设置。

按照现今的形式来看,全球对于呼吸机的需求量激增。仅美国就需要超过10 万台新呼吸机。除了要求非常短 的交货时间之外,呼吸机的数量需求剧增,其元器件的供应也异常紧张。InfraTec 作为一家关键零部件制造商, 在当前形式下发挥着重要作用。

InfraTec 公司正在采取有针对性的措施来满足巨大的需求,避免供应商瓶颈。生产呼吸机所需要的部件二氧化 碳探测器,被列为首要任务。“在三月底,采购,生产,和测试工作立刻调整,以适应二季度和三季度的产品 极端需求。支持方案和员工激励制度是这一切的基础,”Matthias Heinze 博士说到。从那时起,探测器生产从 周一到周五实行两班制,直到晚上11:30 结束,并且周六也实行这一方案。InfraTec 公司向所有员工在这一特 殊时期做出的努力和理解表达感谢。

自1991 年成立一来,InfraTec 公司已发展成为全球红外传感器和测量技术领域的专家。目前在德累斯顿(德 国),达拉斯(美国),彻斯特菲尔德(英国),上海(中国)都有分部。传感器部门的热释电探测器主要用 于安全和医疗领域。如此情况下,InfraTec 公司已经成为医疗产品公司重要的供应商。目前呼吸机相关产品和 呼吸保护辅助产品是重中之重。

红外测试技术部门的热成像产品被用于,例如工业和科研领域,需要对元件进行热优化的地方。也可以用于安 全领域,例如检测体温升高。这些筛查措施有助于快速,简便地找到体温升高,可能感染疾病的人们。当然, 这些证据必须符合当地的检测方案,也必须辅助于其他的更加可靠地检测手段。高风险的地区,例如,急救站, 医院,疗养院等都是非常好的使用场合。当然现在,学校,购物中心,大公司,体育馆,和剧院,以及机场, 港口,火车站和长途汽车站等交通枢纽也是需要这类设备的。

Miniaturized multi channel detector LRM-274

更少能量,更多表现

InfraTec的LRM-274是一款理想的火焰传感测量仪器配套的探测器

当有机物质例如木材,天然气,石油和各种塑料制品着火时,会释放出特殊的光谱信号。InfraTec公司作为火焰探测技术专家,将拓展该领域的专业级高精度探测器。最新的小型化多通道探测器LRM-274是一款仅需要单极供电电压的低功耗探测器。

此类低功耗器件,也被称为单电源探测器,比普通探测器的功耗小几倍。它们尤其适合在工业场合的火灾保护和早期阶段的火灾检测设备中使用。LRM-274的热补偿单元可以确保即使在温度波动情况下保持一个稳定的工作状态。

在日常使用中的可靠性是第一次在InfraTec探测器中被考虑。在此款探测器中加了一个加热电阻,用户可以在必要的情况下自行检测探测器是否在正常状态下运行,来测试整个信号系统或者只是元器件本身。这点可以保证尤其是火焰传感器使用过程中的安全可靠等级,可以在任何时间确保仪器是否处于工作状态,是否有正确的响应。

LRM-274另一个优势是组装到仪表里面特别简单,信号区间在经过运算放大器后2.7V-5.0V的范围内。这使得探测器可以轻松地集成到后续处理设备内。另外,由于有热补偿,只需要一个非常小的电压供给。有用信号和干扰信号之间差值足够,使其抗干扰性非常强。

大视野是实际使用中最大的优势
除了非常低的能耗外,InfraTec最大的创新点还有宽广的视野,对称且超过90 ˚的大视野保证了即使在很大的入射角度下也可以输出恒定的信号比率来检测火焰。此外,具有大尺寸的(2 × 2) mm2灵敏元确保具有高信噪比。这些出色的性能,可以通过重要的数据,例如比探测率D*的值进行测量。

这一四通道探测器是PYROMID®系列产品中的一员。这一探测器,用户也可以测试三种气体以及一个参比通道。LRM-274拥有TO8(Ø 15.2 mm)的管壳尺寸,以及一个非常坚固的中心通光孔(8.5 × 8.5) mm2,可以将探测器内部与外界影响隔离。小型化的设计以及光学密封结构也确保可以快速集成到现有产品体系中。

Tunable detectors will soon fit in smaller housings

进入新领域和新市场

可调波长探测器可以适用于更小的封装中。为InfraTec公司的客户提供了新机遇。

十多年前,InfraTec公司封装了法布里-帕罗滤光片的可调波长探测器(FPI探测器)凭借出色的研发工作获得了AMA创新奖。之后又增添了国际奖项。从那时起,这一特殊系列的热释电探测器从未停止过研发之路。现在,InfraTec的工程师在欧盟区欧洲发展基金会的资助下,首次成功地将FPI探测器整合到TO39外壳中。

这一成功源于InfraTec参与的研究项目“miniMODUL – highly miniaturised spectrometer module for IR gas sensor technology(miniMODUL-红外气体传感器技术超小型光谱模块)”,该项目将于2019年7月结题。其余合作伙伴有:开姆尼茨理工大学微技术中心(ZfM)。该中心专于MEMS技术,并且在研发和生产法布里-帕罗(FPF)滤光片工作中提供巨大支持。与该中心的合作对于生产出更小、更性价比的红外光谱探测器起到关键作用,并且该探测器几乎与之前的产品性能相当。

进入新的细分市场
在这个特定的市场中,用于集成NDIR气体探测器的设备都是基于TO39和TO5封装管壳中,直径是9.2 mm。如今可以使用TO39封装的新探测器可以将现有尺寸减少约40%。

对比于探测器,其中的FPF,尺寸也有等比例的下降。第一代FPI探测器的滤光片尺寸为8.6 × 8.6 mm2。现有的型号中,尺寸只有7 × 7 mm2。而最新研发的尺寸一下子缩减成了5 × 5 mm2-只有原来尺寸的三分之一。由于同样的晶圆上可以生产更多的FPI芯片,生产成本也因此下降。

可以想象的更多应用
可以想象带有FPF的小型光谱仪模块的潜在应用非常广泛。从测量液体或者气体质量或者检测牛奶的成分,以及早期癌症筛查等。这些更小的FPI探测器的潜在应用主要是在紧凑型的便携式传感器领域。此外,它还为更多对于价格敏感的行业提供了机会,例如安全技术和医药行业。

Pyroelectric detector LRM-278 from InfraTec

节省空间的奇迹

InfraTec公司展示了世界首款TO8管壳封装的8通道热释电探测器LRM-278。

热释电探测器在气体分析领域非常常见。到目前为止,如果要测量多种气体始终是一个难题,测量通道不够多。InfraTec公司这款新型探测器LRM-278正好可以解决这个问题。该探测器TO8的封装里面结合了8个通道,直径只有15.2 mm,是全球首款同类探测器。因此,只需要一个这种探测器,测试气体数量一次性的增加了一倍。

双倍节省空间
在单电源探测器设计的过程中,两个细节特别值得注意,这对于在小空间中做出一个大解决方案有很大帮助。第一点是管壳的中心窗口,所有的小型化多通道系列探测器都是采用这种结构。对于LRM-278来说,8.5 × 8.5 mm2的通光孔可以保证非常大的视场角(FOV),并且相应增加了信噪比。

第二点是隐藏在探测器内部的。灵敏元热释电芯片安装在一个特殊的芯片支架上,补偿单元,以及2 × 2 mm2滤光片利用的是同一空间,这样可以省出更多的空间给其他元件。

探测器内置温度传感器
灵敏元和滤光片的框架按照3乘3排列成一个正方形,一共需要8个通道,中间空出来的空间我们有更好地利用。在中间位置放上一个温度传感器,因为通常的气体传感器,都是需要实时监测温度的。目前还没有类似的探测器内置温度传感器。在探测器内部测量温度的好处,比如,可以对滤光片这一温度漂移非常大的部件进行精准温度矫正。

除了提高测量精度之外,LRM-278是采用电流模式的探测器。也就是说对于信号的快速变化有非常好的动态响应,能够提高信号电压,从而降低电路设计的复杂性,另一方面降低了干扰因素。高电压信号输出范围也更方便地更直接地集成到各种模块中。

得益于以上这些优点,LRM-278适用于气体分析中的各种复杂环境,包括医疗以及工业气体的分析,排放气体分析,以及安全技术领域等。

MIREX project - picture credits: © iStock.com / inhauscreative

用于紧急情况的装备

InfraTec公司产品为救援部队开发新的防爆气体探测器

用于探测爆炸性气体和可燃气体的探测器是消防部队,救灾组织,和其他民间救援组织不可或缺的防护设备。这些装置能够提供救援者判断现场是否存在爆炸性气体,也就是可以确定是否是危险环境。对于爆炸性气体以及其空间膨胀特性的精准了解,为确保快速,安全和高效的产品起到关键性作用。在2019年5月结题的由德国研究教育部赞助的项目MIREX中,InfraTec公司一直致力于开发一种创新设备,支持更快速,更准确的危险环境评估装置。

基于光谱仪设备的探测器
该创新的核心是一个小型红外光谱仪,带有可调波长的微型法布里-帕罗滤光片和快速光电二极管探测器。光谱测量技术基于一个光谱分辨率为30 - 40 nm,光谱范围为3.0 – 3.7 µm的探测器,这样只需要一个探测器即可检测和量化多种气体。早期惯用的NDIR探测器是使用固定窄带波长的滤光片,通常仅针对一种物质进行测量,并且无法区分不同组分。而现在得益于该探测器紧凑的TO-8封装,抗振动以及低功耗设计,光谱仪为集成到防爆便携式气体探测器提供了良好的设计基础。MIREX项目正是基于这些基础,确保了在实践测试中通过复杂的模拟和数字信号处理,甚至可以检测到光谱重叠的气体,例如乙烷和丙烷。

适用于其他应用
另外还有三个InfraTec的合作伙伴,他们分别是,Gesellschaft für Gerätebau公司,弗莱堡Fraunhofer物理测量技术研究所以及多特蒙德市消防和救援技术研究所。他们各自带来了专业知识。可以预测到,该装置还有更大的应用范围。这些基本的应用原理可以用于其他目的,例如,可以用于采矿,炼油厂和化学工业行业等。

Topping-out Ceremony at InfraTec

InfraTec公司的新楼封顶庆祝仪式

新建筑复合外墙结构完工,将来用作洁净室和办公区域

总部在德累斯顿的InfraTec红外传感与测量技术有限公司近期达成了另一个里程碑,我们要扩大产能,优化生产环境和结构,并且提供更优异的工作条件。近期,InfraTec的员工和管理层同建筑方施工队和设计团队在封顶后的建筑内举行了庆祝仪式,该建筑正是位于总部所在地Gostritzer大街旁。

一个空间内多种功能齐全
新的综合空间分为两块区域。第一个核心区域为400平米的洁净室,专门生产光电元器件。“随着洁净室的完工,以及采购新的机器和设备完成后,我们的生产能力可以提高三分之一,”负责红外传感器部门的总经理Dr. Matthias Heinze说道:“节能空气循环科技和现代化的生产控制设备提供了完美的工作环境。”

第二个区域是在洁净室上层的二楼,大约500平米的使用面积。可以提供不同功能的办公室,单独的多人的空间,也有适合临时会议的休息间。“我们的目标是为我们员工创造更好的工作环境,无论是生产车间的洁净室还是办公区域。我们需要员工享受到一流的工作条件,乐于为公司奉献并且感到身心愉悦”,负责热成像部门的总经理Matthias Krauß说道。

公司历史上最大的投资项目
InfraTec公司做了公司成立27年以来最大的一笔投资项目,预计投入扩产项目的投资超过一千万欧元以上。这一项目也是InfraTec公司对于德累斯顿科技中心产业园(南部)项目的一个投入,并且得到了“地区经济促进(GRW)”基金会的资助。建筑工程于今年的1月开始启动,目前正按照原有进度和预算范围顺利进展,工程有望提前完工。“我们能有幸一起庆祝封顶仪式归功于您的高超技术和智慧,” Dr. Heinze感谢工程公司负责人说道,“我们可以展望2019年的8月整个建筑正式完工的时候。”2019年9月新的洁净室将开始投产,并且新的办公区域也会陆续投入使用。

Pyroelectric detector LIE-651 from InfraTec

气象服务领域的应用

国际测量研究所采用InfraTec热释电探测器

一个可靠的科学测量仪器必须事先经过精准的校准。只有这样,它才能够输出具有可比性,可重复性的可靠信息。作为一个具有领导力的机构,如,物理技术联邦局(Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB))或者国家标准研究所(NIST)等机构构成了全球测量仪器校准的标准。InfraTec公司是PTB和NIST供应商之一,为他们提供LIE-651等探测器。

这一单通道探测器的特点是一个直径5 mm圆形的灵敏元芯片。光谱响应平稳并且吸收系数高的黑色涂层附着在灵敏元上面。该热释电探测器根据集成窗片的特性在光谱上能够校准至25 µm。得益于在中/远红外波段的低辐射功率,我们可以更多地关注于高的信噪比。为此,采用了只有2mm直径的测试表面的校准获得成功,整个辐射灵敏表面获得非常高且均匀的灵敏度。由于这些特性,LIE-651是解决测量任务的非常理想的元器件,例如辐射相关或者热力学相关参数的表述,保存和传达方面的工作。

InfraTec公司已经开发和生产诸如LIE-651这类特殊型号探测器超过25年的经验。这些用于气体分析,火焰检测和光谱分析的标准探测器件种类有50多种。

Infrared detector LRM-244 from InfraTec

为火焰探测器技术开发的强大的多通道探测器

InfraTec公司的火焰系列新品LRM-244能够获得视场角大于90°的多通道火焰探测

近几年来在工业火灾防护和火灾早期探测方面的技术革新非常迅猛。其中有一个原因就是红外探测器技术的大力发展,作为火灾防御技术的核心部件,其小型化的创新技术助力更小更复杂的系统能够得以实现。InfraTec公司现今推出了一款新型热释电探测器能够更好地推动这一发展趋势。

大角度,大收获
LRM-244探测器属于PYROMID®系列,有四个通道,封装在TO8管壳中(Ø 15.2毫米)。通光窗口为8.5×8.5mm2,封装在管壳中。滤光片尺寸为2.8 × 2.8 mm2,并且封装在探测器内部可受到保护。LRM-244和其他LRM系列的探测器相比拥有超大的视场角(FOV)。此探测器的视场角非但超过90°,而且有对称的视野,能够在很宽的角度范围探测火焰情况。此外,大尺寸光照面积2 × 2 mm2热释电芯片,确保了高信噪比。

使用者更多收益
InfraTec此款最新技术的探测器可以说是火焰传感技术中对于同时拥有大可视角和大热释电芯片尺寸的极大贡献。其中小型化的堆叠式设计LRM型号的探测器是关键,将几部分元器件合并在一处。这一结构的好处是视场角非但对称而且比其他四通道探测器大很多。这一紧凑型的设计也为封装更多高价值的元器件提供了条件,比如说额外的蓝宝石窗片可以直接封装到探测器管壳上。和在整个器件外部封装窗片相比,因为尺寸小可以省去很多费用。

由于LRM-244优异的性能,首先对于原本就使用四通道火焰传感技术的公司是更高效的解决方案。其次,对于现在正在使用单通道探测器,但是可能可以切换成四通道的公司,是一个非常灵活的方案。最后,额外的性能包括热补偿芯片和光学密封封装工艺都对现有系统有进一步的提升。

全新目录册上线,同时包括专业知识和产品内容

内附大量有关红外传感器的背景知识,以及精心设计的版面,改版后的InfraTec目录册不仅限于产品手册,而是一本具有价值的参考书。

InfraTec公司的热释电探测器产品系列在过去几年中一直稳步推进。新的产品目录介绍了这家来自德累斯顿公司的最新力作,可用于气体分析,火焰探测器以及NDIR光谱仪的单通道和多通道探测器。

大角度,大收获
LRM-244探测器属于PYROMID®系列,有四个通道,封装在TO8管壳中(Ø 15.2毫米)。通光窗口为8.5×8.5mm2,封装在管壳中。滤光片尺寸为2.8 × 2.8 mm2,并且封装在探测器内部可受到保护。LRM-244和其他LRM系列的探测器相比拥有超大的视场角(FOV)。此探测器的视场角非但超过90°,而且有对称的视野,能够在很宽的角度范围探测火焰情况。此外,大尺寸光照面积2 × 2 mm2热释电芯片,确保了高信噪比。

使用者更多收益
InfraTec此款最新技术的探测器可以说是火焰传感技术中对于同时拥有大可视角和大热释电芯片尺寸的极大贡献。其中小型化的堆叠式设计LRM型号的探测器是关键,将几部分元器件合并在一处。这一结构的好处是视场角非但对称而且比其他四通道探测器大很多。这一紧凑型的设计也为封装更多高价值的元器件提供了条件,比如说额外的蓝宝石窗片可以直接封装到探测器管壳上。和在整个器件外部封装窗片相比,因为尺寸小可以省去很多费用。

由于LRM-244优异的性能,首先对于原本就使用四通道火焰传感技术的公司是更高效的解决方案。其次,对于现在正在使用单通道探测器,但是可能可以切换成四通道的公司,是一个非常灵活的方案。最后,额外的性能包括热补偿芯片和光学密封封装工艺都对现有系统有进一步的提升。

PYROMID® multi channel detector LRM-284

激动人心

InfraTec公司最新发布产品为小型化多通道系列最有优势的电流模式探测器

电流模式的热释电探测器长久以来一直是深受欢迎的热门产品,几乎绝大部分使用小型化多通道探测器的客户都会对电流模式感兴趣。InfraTec公司的新产品LRM-284即是为此而设计的。

 从外部看,和电压模式的LRM-254外观无异,如果看向内部,首先注意到的是两个双通道运放。并且由于其单电源设置,非常适合低功耗的分析仪器,尤其是可手持式设备。

 此外两款探测器更明显的区别在于性能表现。LRM-284的信号变化更快,所以响应更具动态性。同时,同样的条件产生的信号电压大很多,这样电路设计就简单很多,探测器抗干扰能力也强很多,测试变得更加简单快捷。大信号的探测器对于集成到测试模块来说也更容易。

先人一步
此款探测器其他各项参数也很优秀,对比于市场上现有探测器来说,视场角(FOV)几乎是两倍大。因此,灵敏元上面能够接受到更多的红外辐射信号,信噪比提升明显。对于比探测率来说,优势就更加明显了,几乎是现有探测器的三倍之大。

独具特色
除此以外,LRM-284还具有与其他PYROMID®气体多通道探测器相同的优势特点。TO39封装的窗口大小为(5 × 5) mm2,可以封装一个非常坚固耐用的中心窗片,例如硅片,甚至可以采用密封焊接的方式来封装。

在探测器内部是(2 × 2) mm2窄带通道滤光片,相比于其他多通道探测器,在相同性能等级的情况下更省钱,因为滤光片面积小。并且和外界恶劣环境隔绝,避免机械压力。设计更紧凑,滤光片和灵敏元靠的更近,再加上探测器中间的大窗口,使得光学性能更优异。此款探测器带热补偿芯片,是工业及医疗气体探测器的首选。

Broadband, solderable infrared window for pyroelectric detectors

安全为首

InfraTec公司将通过专门开发的红外窗口保护其探测器不受高湿度影响

热释电探测器是敏感元件。为了确保它在整个使用寿命中器件都能提供正确的信号,必须在封装管壳内维持精准稳定的填充气体。例如,哪怕是非常微量的水分也会导致内部产生漏电流而使参数发生偏差。只有完全密封的封装工艺才能长时间防止这种可能的发生。在欧盟欧洲区域发展基金会的资助下,InfraTec公司开发了一种宽带通的可焊接红外窗片,可以提供这种密封保护。

到目前为止,这种窗片已经可以用粘结的方式装到探测器的管壳上。然而,并不能保证内部填充的非常干燥的氮气完全不会混合有从环境中而来的其他气体。通常是水汽的扩散带来的,并且会增加探测器的噪声。

合作伙伴是微机械领域的专家
为此,必须将光学窗片焊接起来。这一技术能够使探测器可以承受极端潮湿和高温的环境负荷,因此即使在非常苛刻的测量条件下也能够为红外探测器在气体分析领域的应用创造条件。这一硅基底的窗片还可以提供非常牢固的抗反射涂层(ARC)。结合大光圈开孔,这一技术非常适合InfraTec公司的LRM系列的新型Pyromid®多通道探测器。

合作开发的工作主要涉及到产品的两个特征—防反射涂层和大孔径开口。ARC光学涂层通常是采用蒸发法加以实施的。然而,我们目前采用的是化学气相沉积法(CVD)。开姆尼茨工业大学微技术中心(ZfM)为该项目提供了专业技术和知识。他们拥有硅材料微机械加工领域的专家,非常熟悉导电层和绝缘层的开发和生产工作,并且掌握了微电子和微系统的涂层的生产方法

额外考虑
ZfM还帮助InfraTec公司实现了另外一个核心理念。探测器内部的通道滤光片是新型Pyromid®多通道探测器的关键所在。为了确保通过管壳上的中心窗片到达窄带滤光片的辐射能量足够,中心窗口必须足够大。另外一方面,又要保证窗口的边缘有足够的空间确保可靠的焊接。合理的解决方案是一个八边形的窗片。例如,一个具有八边形形状的滤光片可以在TO-5管壳尺寸中焊接入一个窗口尺寸为(6.1 × 6.1) mm²的形状中。

详细的精细泄漏测试,断裂测试和温度冲击测试已经证明该方法是是有效的。可焊接的红外窗口扩大了InfraTec公司的产品范围,采用这种技术的新型Pyromid®多通道探测器为恶劣使用环境下的气体分析铺平了道路。潜在的应用包括废气测量,医疗用品以及需要经受清洁过程的设备,例如蒸汽灭菌设备。

Miniaturised detectors from InfraTec

在非常有限空间内的尖端技术

InfraTec公司特有完整系列小型化多通道探测器

全世界对于先进传感器技术的要求在逐渐增加。InfraTec公司意识到工业和科学领域的需求,总结并开发出能够提供解决方案的产品。这项努力的最新成果就是一系列小型化多通道探测器。

只需要看一眼它的外观,就能发现它的第一个特性。在传统探测器的管壳上通常是布局窄带滤光片通道,而此探测器则是由特殊粘结剂封装的中心窗口,坚固耐用,例如,硅窗片。它可以提供更好的保护,抵御环境影响,例如,水分渗透。中心窗片也可以通过焊接固定在管壳上,形成完整的气密密封。

越小越高效
通道滤光片被安装在探测器内部,可以和外界的机械应力隔绝,也可以抵御恶劣的环境影响—它们还非常地靠近热释电芯片。这一距离间隔的下降,以及管壳上中心窗片的作用,使得视场角(FOV)非常宽。同时,所有的芯片都布局在探测器的中心位置,使得更多的辐射能量可以到达热释电芯片,并且产生更高的信号。此外,由于抑制了各个通道之间的光学干扰,整体探测器表现非常强大。

由于采用模块化堆叠式设计结构,该系列探测器可以带上或者不带热补偿。新型号只是创新产品线的其中一个示例,可以为用户提供更多传感器的使用方案。在探测器尺寸不变的情况下,紧凑型的小型化结构允许增加更多通道数量,可以检测更多气体。或者说,保持相同数量的通道可以封装进更小的结构中,使得测试模块更加小。

在四通道和双通道探测器之间选择
像LRM-254探测器,是一款小型化多通道探测器封装于TO39管壳,孔径为5 x 5毫米。即使在如此小的封装尺寸下,每一个通道的滤光片尺寸都可以达到2.0 x 2.0毫米。得益于该探测器空间节省和设计坚固,需要在便携式设备中集成探测器的客户中尤为受欢迎。在气体和火焰传感技术领域,这种越来越紧凑的模块起着至关重要的作用。

小型双通道探测器LRM-202也有着相同的优点。这是这一系列最新的型号,扩大了InfraTec公司的产品范围。探测器的孔径为3 x 2毫米,采用TO46管壳封装,滤光片通道的尺寸为1.8 x 1.4毫米。

空间和成本的双重集约
由于堆叠式小型化设计,这些小型化多通道的探测器为用户赢得了更灵活的应用体验,可以直接得益于生产成本的优化。他们能够为气体分析领域获得新的解决方案,无论是医药行业还是安全技术行业的固定和可移动设备都能得益,并且具有很高的性价比。

Miniaturized two-channel detector LRM-102 from InfraTec

小产品大能力

InfraTec最新研发产品小型化双通道探测器系列

LRM-254发布的几个月之后,InfraTec公司又扩展了小型化多通道探测器系列。目前双通道探测器增加了两款产品LRM-102和LRM-202,其通光孔均是方形尺寸6 mm2,并且封装在TO46管壳中。

和此系列之前推广的产品类似,这款探测器也是采用了最新设计的结构。红外滤光片直接安装在热释电芯片的上方,这一设计节省了很大一部分内部空间,也起到了保护滤光片不受外界干扰的作用。这一设计另外一个好处是相邻的光学通道非常靠近,能够显著提高光学性能,进而提升信噪比。基于以上原因,TO46封装的LRM-102和LRM-202具有高效信号传导作用。

另外一个巨大的优势是可视角FOV显著提高。因为除了滤光片更靠近热释电芯片这个原因之外,大尺寸的中心窗片也是原因之一。这一个窗片取代了原来管帽表面的两个窄带滤光片,并且此窗片都是由坚固耐磨的硅基材料制成,可以有效地抵抗外界湿气。如果窗片采用焊接形式封装,那么可以说是完全密闭封装的保护。

此款探测器模块化的结构允许客户调整设计结构,比如说,这个微电机械结构可以叠加热补偿芯片。由于小型化的结构,这个系列产品可以灵活地应用于各类固定式和移动设备为基础的气体分析和泄露检测设备上,无论是医疗领域,还是安防领域都可以实现低成本生产,达到最佳的信价比。

Draft of an injection moulded carrier before the production of the second 400 samples

全新的基本元件

InfraTec公司希望将来能采用全新注塑的芯片支架来提升探测器性能

InfraTec公司长期使用的是金属轮廓蚀刻部件来作为热释电探测器灵敏元芯片的载体。这一尺寸仅几个毫米的部件在形状和尺寸方面并不能总是满足要求。此外,实际情况和设计的偏差可能涉及到探测器性能的差异。因此,在生成过程中繁琐的检查工作和原材料的浪费增加了工作难度。能够替带该技术的新型芯片载体的生产方式有可能获得更一致的性能。在欧盟的欧洲区域发展基金会资助下,InfraTec公司正开展一项金属化塑料注塑工艺的研究。

该材料非常容易地可以形成三维形状,并且已经在很多工业领域中得到应用。汽车上的散热格栅,智能手机的外壳或者急救箱里的急救毯都是其中的几个重要应用。甚至在微技术组件中的使用也变得越来越重要。InfraTec公司使用的是液晶聚合物(LCP)材料。芯片载体的基本单元是由该热塑性塑料制成的。接着是做整个表面的湿法化学活化以及湿法化学金属沉积。

与注塑专家专家合作
作为红外技术专家的InfraTec公司,此项目只有在专业合作伙伴的支持下才能实施。因此,从一开始研发服务提供者Hahn-Schickard以其在微注塑和塑料金属化专业的知识为该项目提供了支持。Hahn-Schickard在斯图加特与本部的InfraTec协调起草了适用于注塑成型的芯片载体设计。基于该设计,开发了注塑模具插件,已经生产了芯片载体400个样品。

这些初始测试样品已经经过试验证实,塑料,微注塑和之后金属化的组合更适用于芯片载体的生产(但是还没有经过最终确认)。例如,载体支撑点的尺寸,形状和位置仅允许几微米的偏差,这对生产提出了非常高的要求。测试结果为再次改进芯片载体形状提供了机会,并且开发出了完整的注塑工具。在这个工具的帮助下,400件样品生产出来,作为进一步研究热释电探测器用金属化注塑部件打下基础。

结果证实了预期
显而易见的是这项工作会继续下去。因为关键问题已经有了积极的答案,在项目开发过程中,已经证实了芯片载体满足InfraTec公司提出的用于生产现有探测器要求的一些参数。诸如芯片低电导率粘合剂这一标准技术以及自动芯片键合技术都能成功应用于新的芯片载体上。探测器的稳定性和可靠性经过样片测试可以得到确认。有关注塑的电子,热学性能和机械性能以及其生产公差的初始数据能够更好地评估后续应用的机会。

该项目更多的测试将会继续进行。但是生产质量的长期可靠性还有待观察,对于芯片载体的某些参数是否需要进行修改也需要考虑,以确保探测器今后可以适应特定的测量要求。目前来看,前景是非常光明的。注塑成型的的金属化塑料芯片载体在将来的探测器生产中可以带来更好的质量,更少的成本。

Detector LRM-254

潜力巨大的小尺寸探测器

InfraTec为气体分析提供一款小型探测器

InfraTec公司设计的LRM-254探测器的宗旨是‘更小,更强’。 这款小型化的四通道探测器封装在TO39管壳中,通光孔直径只有5mm。 为坐落在德累斯顿的InfraTec工厂增添了一个新的产品类型。

仅从外观上面就可以一眼看出这款探测器的独特之处。在管帽上面和以往的传统多通道探测器不同,它的中心装了一个窗口,而不是多个不同窄带滤光片窗口。这一窗口是采用了更耐用可靠的蓝宝石窗片,可以更好地保护探测器不受环境湿气干扰,窗片还可以直接焊接在管帽上面形成一个整体。

其实窄带滤光片是安装在了探测器内部,这一方式可以屏蔽机械和物理压力,以及其他有害环境。更有利的是滤光片更靠近热释电芯片,缩小了滤光片和芯片之间的距离,加上中心滤光片又比以往的大,这两点大大增加了视场角。同时,每个元器件都紧挨着,这样可以提高到达热释电芯片的辐照量,提高信号。并且,各通道的干扰非常的低,LRM-254被证明是非常大的突破。

新款探测器只是我们的一种创新产品,可以提供用户更多的解决方案。紧凑小型化的结构使用户不需要改变器件结构,也可以增加探测通道。或者是缩小已有的多通道气体检测系统。

对于需要设计移动探测设备的用户来说,这款探测器节省空间,结构紧凑。在气体探测和火焰检测领域,这类小型化的器件会越来越受欢迎。有了LRM-254,您可以更灵活自由地设计您的新型产品, 这都要感谢InfraTec的创新科技。