CS222808B1 - Čidlo pyroelektrického detektoru infračerveného záření - Google Patents

Abstract

Čidlo pyroelektrického detektoru infračerveného záření, v němž jako aktivního elementu se použije výbrus monokrystalu na bázi síranu triglycinia nebo jeho isomorfů, přičemž monokrystal je dopován příměsí 10~4 až 1 % hmotnostního iontu jednoho kovu ze skupiny zahrnující dvojmocnou měď, dvojmocný nikl, dvojmocné paládium, dvojmocnou platinu, dvojmocné stříbro nebo trojmocné zlato.

Description

222808 4 Předmětem vynálezu jest čidlo pyroelek-trického detektoru infračerveného záření nabází síranu triglycinia (TGS). Monokrysta-ly typu síranu triglycinia jsou v současnésvětové technice studovány především zhlediska možnosti jejich využití pro aktivníčidla infračerveného záření v oblasti pyro-elektrických detektorů a vidikonů. B. T. Mat-thias, C. E. Miller a J. P. Remeika [Phys. Rev.104 (1956) 849] první objevili feroelektric-ké a tedy i pyroelektrické vlastnosti u drob-ných monokrystalů TGS, později i u isomorf-ních sloučenin selcnanu a fluoťoberylnata-nu triglycinia. Existenci tuhých roztokůtěchto sloučenin potvrdila řada dalších au-torů, kteří studovali vliv deuterizace na roz-šíření teplotní oblasti, při níž jsou mono-krystaly polární, a proto vykazují i pyro-elektrické vlastnosti (například B. Březina,F. Smutný: Proč. International Meeting onFerroelectricity Prague 1966, vol. I, 1982).Všechny monokrystaly typu TGS našly poz-ději využití v technické praxi. Tak je známapráce Η. P. Beermana [Ferroelectrics 2(1971) 123], který se zabýval využitím je-jich pyroelektrického efektu v detektorechinfračerveného záření. Kombinace poměrněvysokého pyroelektrického koeficientu, níz-ké permitivity a nepatrné elektrické vodi-vostí při normální teplotě je jedna z vlast-ností, která pro mnohá detekční použití nad-řazuje TGS a isomorfy nad další známé ma-teriály (viz též G. Baker, D. E. Charton a P.J. Lock: I. E. R. E. Conference ProceedingsNo. 22, Infra-red Techniques Reading 1971).

Monokrystaly TGS pro technickou praxiv oboru pyroelektrické detekce záření seobvykle dopují polarizujícími příměsmi, kte-ré v interakci se základní mřížkou TGS vy-volají v látce silné vnitřní elektrické pole,jež usměrní dipólové momenty v polární lát-ce v jediném smyslu. Aktivní čidla z dopo-vaných materiálů na bázi TGS jsou potomjednodoménová a v důsledku toho vykazujímaximální pyroelektrický signál. Objev P. J.Locka [Appl. Phys. Letters 19 (1971) 390]zapolarizace TGS L, alfa-alaninem soustře-dil velkou pozornost k výzkumu vlivu op-ticky aktivních organických příměsí. Ukáza-lo se však, že k vyvolání potřebné zapolari-zace je nutná přísada řádově desítek pro-cent L, alfa-alaninu do pěstovacího roztokuTGS. Molekuly alaninu pak substituují ně-které molekuly glycinu v monokrystalech avyvolávají jejich zapolarizaci. Při větším ob-sahu alaninu v krystalu nežli 0,2 % hmotn.dochází v krystalech k tak velkému mecha-nickému napětí, že při opracování na tenkédestičky čidel praskají. Při nižších koncen-tracích alaninu projevuje se nevýhoda vtom, že zapolarizace krystalu není dostateč-ně stabilní. Například po vyhřátí čidla nadCurieovu teplotu se krystal po ochlazení ne-vrátí do původního jednodoménového stavua materiál pak není vhodný pro dané účely.Tyto nevýhody jsou odstraněny vynálezemčidla pyroelektrického detektoru infračer- veného záření. Podstatou vynálezu je slože-ní čidla, ve kterém se jako aktivního ele-mentu použije výbrusu monokrystalu na bá-zi síranu triglycinia nebo jeho isomorfů, při-čemž monokrystal je dopován příměsí 10 ~iaž 1 % hmotnostního, iontu jednoho kovuze skupiny zahrnující avojmocnou měď,dvojmocný nikl, dvojmocné paládium, dvoj-mocnou platinu, dvojmocné stříbro nebotrojmocné zlato. Základní myšlenkou vynálezu je modifi-kování fyzikálních vlastností monokrystalůna bázi TGS příměsmi vybraných kovovýchiontů, které vyvolávají výraznou zapolariza-ci krystalů při podstatně nižší koncentracinež organické příměsi, a využití těchto krys-talů pro čidla pyroelektrických detektorůIČ záření.

Vynález vychází z poznatků o struktuřekomplexních sloučenin mezi ligandy, tj. mo-lekulami glycinu a kovovými ionty, ao struktuře samotného monokrystalu TGS ajeho isomorfů. Řešení využívá skutečnosti,že zejména diglyciniové komplexní slouče-niny s kovy vázanými valenčními orbitydsp2, jako jsou Ni2+, Cu2+, Pd2+, Ag2+, Pt2+a Au3+ jsou v důsledku svého planárníhouspořádání vhodné pro zabudování do mříž-ky monokrystalů typu TGS. Kovové komple-xy za určitých podmínek vyvolávají v krys-talu typu TGS silnou zapolarizaci, a protokrystaly dopované určitými kovovými kom-plexy jsou vhodné pro užití při pyroelektric-ké detekci záření. Výhodou vynálezu je, že vnitřní elektric-ké pole vyvolané příměsí kovových iontů jesilnější než při použití organických příměsí.Například vnitřní elektrické pole 2 kV/cmu TGS se vytvoří přísadou 0,2 % alaninu a0,02 % dvojmocné platiny. Hodnota vnitřní-ho pole, tj. stupeň zapolarizace u krystaluTGS se nemění s malým obsahem příměsíuvedených kovů ani po vyhřátí na Curieovuteplotu a následujícím ochlazení na normál-ní teplotu místnosti. Tak tomu není u krys-talů TGS s maltou příměsí alaninu (napříkladpod 0,1%).

Vynález lze aplikovat pro všechny mono-krystaly typu TGS, to jest pro všechny iso-morfy, jako jsou síran, fluorberylnatan a se-lienan a jejich denteroyané homolbgy, dálepro jejich tuhé roztoky a všechny tyto látkyprosté záměrně přidávaných příměsí a/nebonaopak obsahujících příměsi (například or-ganické). Výhody tohoto řešení jsou zřejmé z násle-dujících příkladů upotřebení, které objasňu-jí podstatu vynálezu, aniž by ho jakýmkolivzpůsobem omezovaly. Příklad 1

Monokrystal TGS se připraví pěstováním z nasyceného vodného roztoku obsahujícího

sůl síranu triglycinia (NHžCHžCOOHJsHzSCU a 2 % hmotnostní tetrachloroiplatnatanu

Claims (3)

1. 222808 S sodného NazPtCU·. 4 H2O, růstem na reversi-bilně se otáčejících tyčinkových zárodcíchs růstovými plochami typu (110), při sou-časném snižování teploty z 45 °C na 25 °C.Vzniklý krystal se rozřeže na destičky kol-mé k polární ose b, které jsou vhodné propřípravu citlivých čidel pyroelektrickýchdetektorů. Příklad
2. 2 Monokrystal TGS se připraví pěstovánímz nasyceného vodného roztoku obsahujícíhosůl síranu triglycinia (NHzCHzCOOHJsHzSOia 4,62 % hmotnostního chloridu zlatitéhoAuCl3, růstem na zárodcích při snižování 6 teploty pěstovaného roztoku z 45 °C na 25 cCelsia. Vzniklý krystal se zpracuje stejnýmzpůsobem jako je uvedeno v příkladu 1. Příklad
3. 3 Monokrystal TGS se připraví pěstováním znasyceného vodného roztoku obsahujícíhosůl síranu triglycinia (NH2CHzCOOH)3H2SO4a 7,9 % hmotnostního síranu nikelnatéhoN1SO4, nebo 7,5 % hmotnostního síranu měď-natého CuSOá, nebo 5,7 % hmotnostního sí-ranu paládnatého PdSCU růstem za isoter-málního odpařování kondenzátu rozpouště-dla při 55 °C. Vzniklý krystal se zpracujestejně jako podle příkladu 1. PŘEDMÉT VYNÁLEZU Čidlo pyroelektrického detektoru infra- ván příměsí 10-4 až 1 % hmotnostního iontu červeného záření vyznačené tím, že jako ak- jednoho kovu ze skupiny zahrnující dvoj- tivního· elementu se použije výbrusu mono- mocnou měď, dvojmocný nikl, dvojmocné krystalu na bázi síranu triglycinia nebo je- paládium, dvojmocnou platinu, dvojmocné ho isomorfů, přičemž monokrystal je dopo- stříbro a trojmocné zlato.