Langbølge infrarød detektor muliggør berøringsfri menneske-maskine-interaktion

Den termiske stråling, der udsendes af menneskekroppen, er overvejende i det langbølgede infrarøde område (8-14 μm), som er karakteriseret ved lav fotonenergi og lav effektintensitet.

For nylig har et forskerhold ledet af Associate Prof. Lu Xiaowei, Prof. Jiang Peng og Prof. Bao Xinhe fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) under det kinesiske videnskabsakademi (CAS) designet en meget følsom langbølget infrarød detektor der muliggør en berøringsløs menneske-maskine-interaktion med lav effekt.

Denne undersøgelse blev offentliggjort i Advanced Materials den 11. juli.

Som en type termisk detektor er den fototermoelektriske detektor velkendt for sin bredbåndsspektrale respons i den ukølede og selvdrevne driftstilstand, som involverer to separate energikonverteringsprocesser:fototermiske og termoelektriske omdannelser.

De kommercielle fototermoelektriske detektorer anvender typisk termopælarrangementet til at multiplicere spændingssignalet og kræver den komplekse mikro-elektromekaniske systemfremstillingsteknik. Når den svage menneskelige stråling detekteres, anvendes der sædvanligvis et ekstra opsamlingskredsløb med højt signal-til-støj-forhold på grund af det lille spændingssignal (omkring ti eller hundreder af mikrovolt).

I dette arbejde designede forskerne en ny termopil baseret på SrTiO_3-x /CuNi heterostruktur.

På den ene side koblede denne heterostruktur synergistisk den høje elektriske ledningsevne af CuNi-legering med den høje Seebeck-koefficient for SrTiO_3-x . På den anden side udviste denne heterostruktur bredbåndsoptisk absorptionsevne på grund af kombinationen af ​​fri bærebølgeabsorption og fononresonansabsorption.

Ved at drage fordel af disse funktioner, SrTiO_3-x /CuNi-baseret termopæl udviste høj følsomhed over for menneskelig stråling. Udgangssignalniveauet nåede op til 13 mV, med støjspændingen på 10 nV/Hz ^1/2 . En thermopile-array blev yderligere konstrueret til at implementere de kontaktløse realtidsgenkendelser af håndbevægelser, arabiske tal og alfabetbogstaver.

"Dette arbejde tilbyder en pålidelig strategi til at integrere den menneskelige stråling i ikke-kontakt menneske-maskine interaktion, som kan spille vitale roller i visse menneske-maskine interaktion felter, hvor hygiejne og sikkerhed bliver afgørende bekymringer," sagde prof. Jiang. + Udforsk yderligere

Elektrokemisk biosensor til interferensfri påvisning af organophosphorpesticider