כיצד להשתמש בסיב אופטי ניאון למדידת עקרון הטמפרטורה

עיקרון מדידת טמפרטורת פלואורסצנציה לכל החיים

לאחר שהוקרנו באור, האלקטרונים בחומר הרגיש סופגים פוטונים ועוברים מרמת אנרגיה נמוכה למצב נרגש רמת אנרגיה גבוהה, ולאחר מכן לחזור לרמת אנרגיה נמוכה באמצעות מעבר קרינה, פולט פלואורסצנטי. פליטת הקרינה המתמשכת לאחר ביטול אור העירור תלויה לאורך החיים של המצב הנרגש. פליטה זו בדרך כלל מתפוררת באופן אקספוננציאלי, וניתן להשתמש בקבוע הזמן של דעיכה אקספוננציאלית כדי למדוד את משך החיים של המצב הנרגש, מה שנקרא חיי הקרינה או זמן דעיכת הקרינה.

חיישן טמפרטורה לכל החיים של פלואורסצנטי

משך חיי הקרינה תלוי בטמפרטורה. חיישני טמפרטורת פלואורסצנציה פולטים ספקטרום ליניארי בספקטרום הנראה לאחר שחומרי פלורסנט נדירים מסוימים מוקרנים ומתרגשים באור אולטרה סגול, כלומר, הקרינה והזוהר שלה הם הזוהר לאחר הפסקת העירור. אם פרמטר של הקרינה מווסת לפי טמפרטורה והקשר הוא מונוטוני, קשר זה יכול לשמש למדידת טמפרטורה. עוצמת הספקטרום הליניארי קשורה לעוצמת מקור האור העירור ולטמפרטורה של החומר הפלורסנטי.. אם מקור האור קבוע, עוצמת הספקטרום הליניארי הפלורסנטי היא פונקציה של ערך יחיד של טמפרטורה ודעיכה לאורך זמן. בְּדֶרֶך כְּלַל, ככל שהטמפרטורה החיצונית נמוכה יותר, ככל שהקרינה חזקה יותר והדעיכה של זוהר לאחר איטית יותר. על ידי סינון ספקטרום העירור דרך מסנן ומדידת עוצמת הקווים הספקטרליים של פליטת הזוהר הקרינה, ניתן לקבוע את הטמפרטורה. אבל שיטת מדידה זו דורשת עוצמת אור עירור ותעלה יציבה, שקשה להשגה, אז הוא משמש לעתים רחוקות. בנוסף, קבוע זמן הדעיכה של זוהר לאחר הקרינה הוא גם פונקציה של ערך יחיד של הטמפרטורה.

מנקודת המבט של תורת המוליכים למחצה, הריקבון וההיעלמות של זוהר לאחר הם תהליך כיבוי האור. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, ככל שרטט הסריג חזק יותר, ככל שיותר פונונים משתתפים בקליטה, וככל שהאור מהיר יותר. לכן, הטמפרטורה של חומרים פלורסנטים קובעת את מהירות כיבוי האור, כלומר, הגודל של קבוע זמן הדעיכה.

היתרון הגדול ביותר של שימוש בחיי הקרינה למדידת טמפרטורה הוא שיחס המרת הטמפרטורה נקבע על ידי משך חיי הקרינה, ואינו מושפע מגורמים חיצוניים אחרים כגון שינויים בעוצמת מקור האור העירור, יעילות העברת סיבים, או דרגת צימוד. לכן, יש לו יתרונות משמעותיים על פני שיטת מדידת הטמפרטורה באמצעות שיא עוצמת הקרינה או יחס העוצמה כאות חישת הטמפרטורה, והוא מבוסס על העיקרון של מדידת טמפרטורה של סיבים אופטיים.

חיישן טמפרטורה בסיב אופטי, מערכת ניטור חכמה, יצרנית סיבים אופטיים מבוזרת בסין