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德国Infrasolid HISbasic系列 黑体红外辐射源
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详细内容
Infrasolid HISbasic系列 黑体红外辐射源 — 产品技术手册
在气体分析过程中,标准TO封装红外辐射源的热稳定性和信号强度失真如何解决?
德国Infrasolid HISbasic系列红外辐射源采用NiCr灯丝与专利纳米结构辐射元件,在黑体辐射光谱内提供比同行高1000%的检测信号,且冷态电阻与热态电阻几乎一致,可直接简化电控设计。
赫尔纳供应,德国总部直接采购,近30年进口工业品经验,原装产品,支持选型,提供一对一解决方案。
制造商背景
Infrasolid GmbH位于德国德累斯顿。公司专注于热红外发射器件的纳米结构辐射表面设计,核心技术为自由站立式单片辐射元件(freestanding monolithic radiating element)——以高熔点金属为基材,通过纳米化工艺增红外发射面积,在2-20µm中红外波段形成近黑体发射谱。产品由Laser Components Germany GmbH面向全球分销,通过ISO 9001质量体系管控,所有发射器件均经JEDEC标准考核(含温度循环/冲击-45°C/+90 °C 100 cycles、振动20g扫描、跌落5000 m/s²)。
产品系列
·HISbasic系列— TO-39/TO-5封装的NiCr灯丝基热红外发射器,内含金镀层反射器
·HISsmd系列— 3×3 mm²标准SMD封装金镀层红外发射器,面向微型化气体传感器应用
·HIS550R-A— HISbasic平台主打型号,配蓝宝石窗口与N₂气体填充
主要型号
·HIS550R-A (TO-39封装,蓝宝石窗口,氮气惰性填充)
·HIS20smd (3×3 mm² SMD封装,金镀层)
产品概述
HISbasic系列是采用NiCr灯丝的热辐射发射器,装入标准TO-39/TO-5金属管壳,顶部以金镀层反射器汇聚背向辐射以提升功率;窗口材料优先选用焊接蓝宝石,整管经He检漏测试,漏率低于10⁻⁸ mbar·l/s。器件在恒定电阻下保持最低漂移,同时电阻温度系数极低,因此冷态与热态电阻几乎一致,消除热调零反馈需求。
核心规格参数(以HIS550R-A为例)
参数 | 规格 |
辐射体材料 | NiCr(镍铬合金)灯丝 |
封装形式 | TO-39 / TO-5(工业标准) |
窗口 | 焊接蓝宝石(氦检漏< 10⁻⁸ mbar·l/s) |
惰性气体填充 | N₂(氮气) |
反射器 | 集成金镀层反射器 |
刚度测试 | JESD22-A104 / B103 / B110通过 |
最高壳体温度 | 视散热条件而定(无散热片时需散热) |
工作原理/结构特点
关键技术难点在于:为标准TO封装内构建一个可脉冲化的黑体发射器,同时保持密封性与长期稳定性。Infrasolid的方案是:
1.金镀层反射器焊接在管壳内侧,将灯丝背向辐射反射到前出光面,使光学效率最大化。
2.焊接窗口替代传统压接结构,将所有可能渗入的分子通路截断,并在出厂时完成He检漏,保证被缝密封寿命覆盖全工作温度范围(-45°C至+90°C循环100次)。
3.NiCr灯丝电阻温度系数低使冷态/热态电阻几乎一致,降低脉冲驱动时电流摆动幅度控制的工程复杂度。
优势特点
氦检漏密封+100次循环:比传统压接窗口的寿命延长— 蓝宝石窗口采用焊接连接而非压接,每只发射器出厂前均做He检漏(漏率门限<10⁻⁸ mbar·l/s),并需通过-45°C至+90°C的100次热循环测试,在车用非分光红外气体传感器(如NO₂浓度检测)中免去因窗口松动导致的基线偏移。
金镀层反射器:提高单侧辐射利用率约30-40个百分点— 背向辐射被金镀层反射至前方,在低功耗脉冲应用中无需提高灯丝工作温度(典型工作温度600-800°C)即可达到目标辐射功率,可在电池供电的CO₂传感器中连续运行。
冷热态电阻基本一致:驱动电路简化约40%— 无需在驱动模块中加配电阻温度补偿网络,前端DAC直接输出设定电流即可获得稳定辐射功率,缩短光路信号响应时间。
符合三项JEDEC机械冲击标准— 分别为A104(热循环与冲击)、B103(振动扫频20Hz至2000Hz,峰值20g,X/Y/Z三方向)、B110(半正弦跌落加速度5000m/s²),适用于安装在工业压缩机、发动机附近或矿用通风管道上的振动环境。
主要应用
非分光红(NDIR)气体检测— 在CO₂传感器盒中安装HISbasic,利用4.26µm吸收线,通过脉冲驱动方式对密封T-39管壳进行30 Hz左右的开/关加热,实现5-10秒一次的气体浓度取样。
呼吸气体分析— 在呼吸回路气体采样器中配置波长带通滤光片(如CO₂与酒精),基于HISbasic的精确脉冲调制配合热电堆探测,测试浓度稳定度达±2%F.S.级别。
环保空气质量监测站— 在NO₂、SO₂、O₃多通道分析仪中,HISbasic配合转动滤光盘结构实现多组分同步光谱分析,金反射器的方向性辐射大幅降低相邻通道间的串扰。
材料光谱检测— 用于便携式近红外/中红外光谱仪的光源模块(紧凑型时域选配替代陶瓷等常规黑体光源),稳定性不受环境温度与振动干扰。
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