Hallo,
ich bin auf der Suche nach einen Ir-Emitter, der im 8-14 Mikrometer
Bereich strahlt. Der Emitter sollte möglichst in Folienform vorliegen,
einen hohen Emissionsgrad haben und eine möglichst kleine thermische
Masse besitzen, da er gut pulsbar sein sollte.
Bei lasercomponents gibt's so Ir-Emitter im Standart Gehäuse. Da ist
eine kleine ca.1mm2 große Schicht eingebaut, die den Kriterien
entsprechen würde.
Wisst ihr vielleicht, aus welchen Material dies besteht, und ob man das
vielleicht als Folie kaufen kann ?
schöne Grüße
Hallo
8 - 14 Mikrometer ist im Bereich der Körpertemperatur.
Damit würde es ein Widerstand mit geringer Masse schon tun.
Evtl. Druckkopf aus einem Thermodrucker.
Der Druckkopf aus nem Thermodrucker hat aber auch nur so eine kleine
Zeitkonstante, weil die Wärme schnell abgeleitet wird, oder ?
Ich denke es gibt bei so Wärmeimpulsen zwei Möglichkeiten, um auf kleine
Zeitkonstanten zu kommen.
Entweder hat die Heizfläche an sich so eine geringe Wärmekapazität, dass
die Zeitkonstante einfch klein wird (das geht wohl nur mit
Dünnschichttechnik),
oder ich leite die Wärme möglichst schnell mit nem Kühlkörper ab.
Aber wie rechne ich das aus ?
Das Ersatzschaltbild wäre ja ein RC-Glied, bzw. mehrere hintereinander,
wenn man auch ne Isolationsschicht einbauen muss.
Am besten geeignet wäre einfach ne extrem dünne Folie (wenige
Mikrometer) die im Idealfall tief schwarz ist, damit der Emissionsgrad
gegen eins geht.
In den IR-Emittern, wie oben erwähnt ist eigentlich genau so etwas
eingebaut, aber ich bräuchte das eben als Folie.
Du wirst Probleme aben, in dieser Wellenlänge einen starken Strahler zu
finden, der kein Laser ist. Ein CO2 Laser hat 10.6um, aber
Schwarzkörperstrahler haben bei dieser Wellenlänge keine gute
Abstrahlung, mehr bei Wikipedia:
http://de.wikipedia.org/wiki/Plancksches_Strahlungsgesetz
> oder ich leite die Wärme möglichst schnell mit nem Kühlkörper ab.
Wo kaufst du denn die Waermedioden? :-)
Wenn du Waerme durch einen Kuehlkoerper ableiten willst,
dann gehoert er auch zu deiner Waermekapazitaet die du aufheizen
musst.
Wie schnell willst du eigentlich sein?
Olaf
Wirklich stark muss er nicht sein.
Auch nicht sonderlich heiß.
Am Wichtigsten wäre die kleine Zeitkonstante. Der IR-Emitter sollte
schon so im niedrigen Hertz Bereich pulsbar sein.
Es gibt da so Konstantan-Folien, die sind auch nur so 10 Mikrometer
dick, aber die haben eben einen elendigen Emissionsgrad.
Das sogenannte bucky-paper aus Kohlenstoffnanoröhrchen hab ich auch
schon ausprobiert, aber hierbei scheitert es wohl an der thermischen
Masse des Materials (350 Mikrometer ist zu dick).
Mikroglühlampen geht auch nicht, weil das Glas kein Fenster im genannten
Wellenlängenberich hat.
Diese IR-Emitter würde es z.B bei lasercomponents aus München geben.
Die sind aber auch ziemlich teuer und eben nur in den Standart Größen.
Sowas bräuchte ich halt in SMD-Bauform.
Rein rechnerisch müsste man die Wärmeleitpaste und den Kühlkörper ja
auch zur thermischen Masse dazurechnen, aber die Versuche zeigen, das
Wärme von der Oberfläche der aktiven Schicht quasi weggesaugt wird, und
ich somit an der Oberfläche gemessen eine gerine Zeitkonstante habe
Es gibt mehrere Möglichkeiten, schneller zu pulsen.
a) Die Wärme durch stärkere Strahlung schneller abführen: Das
funktioniert bei hohen Temperaturen besser. Man könnte z.B. zwischen 400
und 700°C pulsen.
b) Hinter einer Heizfolie befindet sich ein sehr dünnes Gaspolster. Es
isoliert noch so gut, dass eine genügend hohe Temperatur erreicht wird,
aber durch die Wärmeleitfähigkeit des Gases oder Luft kühlt der Strahler
auch wieder schnell ab. Es muss ein Kompromiss zwischen Geschwindigkeit
und Wärmeverlusten gefunden werden.
c) Mit einem Chopper. Das muss kein Motor sein, ein magnetisch
angetriebenes Pendel geht auch. Oder etwas ähnliches wie eine Unruhe.
Diese Unruhe hätte auch einen sehr gleichmässigen Takt.
Ich habe einem Strahler mit Parabolreflektor von Heimann benutzt.
http://www.heimannsensor.com/IRSource.htm
Der war vorne offen, wodurch erstmal keine Wellenlänge geblockt wurde.
Gepulst werden konnte er mit bis zu 30Hz.
Beim Test auf einer Mülldeponie hatte sich dann die Platin-Heizwendel
des Strahlers zersetzt (Messung von Kohlenmonoxid). Zum Schutz wurde
dann ebenfalls ein Fenster eingebaut. Ich hatte eine Mikroskopaufnahme
davon, finde sie aber leider nicht mehr.
> Am besten geeignet wäre einfach ne extrem dünne Folie (wenige> Mikrometer) die im Idealfall tief schwarz ist, damit der> Emissionsgrad gegen eins geht.
Was im sichtbaren Bereich schwarz ist muss das nicht zwangsläufig auch
bei 8 - 12 µm sein und umgekehrt.
Aluminiumoxidkeramik Al2 O3 sieht weiss aus, hat aber bei den o.g.
Wellenlängen einen Emissionsgrad von 95 bis 98%.
Wir haben schon festgestellt, dass um die 10um herum koerpertemperatur
ist. Das Problem ist somit die Koerpertemperatur loszuwerden. zB indem
man einen kalten Hintergrund nimmt, sagen wir -40..60Grad, und dann
vornedran einen normaltemperierten Chopper drehen laesst.
Die Idee mit der Chopperung ist zwar gut, nur in meinem Fall nicht
praktikabel.
Das Heizelement müsste vorne in ein rundes ca. 10mm Durchmesser Gehäuse
eingebaut werden. Somit fallen mechanische Lösungen schon mal weg.
Es stimmt schon, dass man wohl einen Kompromiss zwischen Geschwindigkeit
und Wärmeverlusten finden muss, wobei in meinem Fall eine Temperatur von
ca. 80° reichen würde, wenn der Emitter nur ausreichend schnell ist.
Es stimmt schon, dass der Emissionsgrad abhängig ist von der
Wellenlänge, da hab ich mich wohl falsch ausgedrückt.
Hat vielleicht sonst noch jemand Erfahrungen gemacht, mit diesem
bucky-paper aus Kohlenstoffnanoröhrchen ?
Wenn das nur etwas dünner produziert werden könnte, wär's ja optimal.
Hier gibt's nämlich auch keinen PTC-Effekt.
Oder weiß jemand genau, wie die Wärmeerzeugung in einen
Thermodruckerkopf vonstatten geht ?
Einen Thermodruckkopf hab ich schon vor längerer Zeit mal probiert. Auch
kleine SMD Widerstände 0603. Das geht alles nicht richtig.
Ein Keramikwiderstand ~2Watt würde funktionieren. Dann aber mit Chopper,
da zu träge. Bei der niedrigen Temperatur braucht man schon eine Fläche,
vielleicht >= 0,5 cm2. Sonst wird nicht genügend Leistung abgestrahlt.
Soll der Empfänger den ganzen Wellenlängenbereich auffangen oder nur
schmale Bereiche? Sollen Ir-Temperaturfühler kalibriert werden?
Die Leistung ist gar nicht entscheidend,
es würde eine Fläche von ein paar Quadratmillimetern völlig ausreichen.
Der IR-Empfänger ist aufgrund der Optik und seiner Eigenschaften auf
8-14 Mikrometer Wellenlänge ausgelegt. Es sollen keine schmalen Bereiche
im speziellen detektiert werden.
Die Chopperung würde, außer den schwierigen mechanischen Aufbau, auch
Probleme machen, weil die Hitzeabgabe auf das Gehäuse auf Dauer zu groß
werden würde.
