درجہ بندی کے مطابق، انفراریڈ سینسر کو تھرمل سینسر اور فوٹوون سینسر میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔

تھرمل سینسر

تھرمل ڈیٹیکٹر درجہ حرارت میں اضافہ پیدا کرنے کے لیے اورکت شعاعوں کو جذب کرنے کے لیے پتہ لگانے والے عنصر کا استعمال کرتا ہے، اور پھر اس کے ساتھ بعض جسمانی خصوصیات میں تبدیلیاں آتی ہیں۔ ان جسمانی خصوصیات میں ہونے والی تبدیلیوں کی پیمائش اس توانائی یا طاقت کی پیمائش کر سکتی ہے جو یہ جذب کرتی ہے۔ مخصوص عمل مندرجہ ذیل ہے: پہلا قدم درجہ حرارت میں اضافے کا سبب بننے کے لیے تھرمل ڈیٹیکٹر کے ذریعے اورکت شعاعوں کو جذب کرنا ہے۔ دوسرا مرحلہ درجہ حرارت میں اضافے کو بجلی کی تبدیلی میں تبدیل کرنے کے لیے تھرمل ڈیٹیکٹر کے کچھ درجہ حرارت کے اثرات کا استعمال کرنا ہے۔ عام طور پر استعمال ہونے والی چار قسم کی فزیکل پراپرٹی تبدیلیاں ہیں: تھرمسٹر ٹائپ، تھرموکوپل ٹائپ، پائرو الیکٹرک ٹائپ، اور گاولائی نیومیٹک ٹائپ۔

# تھرمسٹر کی قسم

گرمی سے حساس مواد کے اورکت شعاعوں کو جذب کرنے کے بعد، درجہ حرارت بڑھ جاتا ہے اور مزاحمت کی قدر میں تبدیلی آتی ہے۔ مزاحمتی تبدیلی کی شدت جذب شدہ اورکت تابکاری توانائی کے متناسب ہے۔ کسی مادے کے انفراریڈ شعاعوں کو جذب کرنے کے بعد مزاحمت کو تبدیل کرکے بنائے جانے والے انفراریڈ ڈیٹیکٹر کو تھرمسٹر کہتے ہیں۔ تھرمسٹر اکثر تھرمل تابکاری کی پیمائش کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ تھرمسٹر کی دو قسمیں ہیں: دھاتی اور سیمی کنڈکٹر۔

R(T)=AT−CeD/T

R(T): مزاحمتی قدر؛ T: درجہ حرارت؛ A, C, D: مستقل جو مواد کے ساتھ مختلف ہوتے ہیں۔

دھاتی تھرمسٹر میں مزاحمت کا ایک مثبت درجہ حرارت کا گتانک ہوتا ہے، اور اس کی مطلق قدر سیمی کنڈکٹر سے چھوٹی ہوتی ہے۔ مزاحمت اور درجہ حرارت کے درمیان تعلق بنیادی طور پر لکیری ہے، اور اس میں اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت ہے۔ یہ زیادہ تر درجہ حرارت کی نقلی پیمائش کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

سیمی کنڈکٹر تھرمسٹر بالکل برعکس ہیں، جو تابکاری کا پتہ لگانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں، جیسے کہ الارم، فائر پروٹیکشن سسٹم، اور تھرمل ریڈی ایٹر کی تلاش اور ٹریکنگ۔

# تھرموکوپل کی قسم

تھرموکوپل، جسے تھرموکوپل بھی کہا جاتا ہے، سب سے قدیم تھرمو الیکٹرک کا پتہ لگانے والا آلہ ہے، اور اس کا کام کرنے والا اصول پائرو الیکٹرک اثر ہے۔ دو مختلف کنڈکٹر مواد پر مشتمل ایک جنکشن جنکشن پر الیکٹرو موٹیو قوت پیدا کر سکتا ہے۔ تابکاری حاصل کرنے والے تھرموکوپل کے سرے کو گرم اختتام کہا جاتا ہے، اور دوسرے سرے کو سرد اختتام کہا جاتا ہے۔ نام نہاد تھرمو الیکٹرک اثر، یعنی اگر یہ دو مختلف کنڈکٹر مواد ایک لوپ میں جڑے ہوئے ہیں، جب دونوں جوڑوں کا درجہ حرارت مختلف ہوگا، تو لوپ میں کرنٹ پیدا ہوگا۔

جذب گتانک کو بہتر بنانے کے لیے، سیاہ سونے کے ورق کو گرم سرے پر نصب کیا جاتا ہے تاکہ تھرموکوپل کا مواد بنایا جا سکے، جو دھات یا سیمی کنڈکٹر ہو سکتا ہے۔ ڈھانچہ یا تو ایک لکیر یا پٹی کی شکل والی ہستی ہو سکتی ہے، یا ویکیوم ڈیپوزیشن ٹیکنالوجی یا فوٹو لیتھوگرافی ٹیکنالوجی سے بنی پتلی فلم۔ ہستی کی قسم کے تھرموکوپل زیادہ تر درجہ حرارت کی پیمائش کے لیے استعمال ہوتے ہیں، اور پتلی فلم قسم کے تھرموکوپلز (جو سیریز میں بہت سے تھرموکوپلز پر مشتمل ہوتے ہیں) زیادہ تر تابکاری کی پیمائش کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔

تھرموکوپل قسم کے انفراریڈ ڈیٹیکٹر کا مستقل وقت نسبتاً بڑا ہوتا ہے، اس لیے ردعمل کا وقت نسبتاً لمبا ہوتا ہے، اور متحرک خصوصیات نسبتاً ناقص ہوتی ہیں۔ شمال کی طرف تابکاری کی تبدیلی کی تعدد عام طور پر 10HZ سے کم ہونی چاہیے۔ عملی ایپلی کیشنز میں، اورکت تابکاری کی شدت کا پتہ لگانے کے لیے تھرموپائل بنانے کے لیے کئی تھرموکوپل اکثر سیریز میں جڑے ہوتے ہیں۔

# پائرو الیکٹرک قسم

پائرو الیکٹرک اورکت ڈٹیکٹر پولرائزیشن کے ساتھ پائرو الیکٹرک کرسٹل یا "فیرو الیکٹرک" سے بنے ہیں۔ پائرو الیکٹرک کرسٹل ایک قسم کا پیزو الیکٹرک کرسٹل ہے، جس کی ساخت غیر سنٹروسیمیٹرک ہے۔ قدرتی حالت میں، مثبت اور منفی چارج کے مراکز کچھ سمتوں میں ایک دوسرے سے نہیں ملتے ہیں، اور کرسٹل کی سطح پر پولرائزڈ چارجز کی ایک خاص مقدار بنتی ہے، جسے spontaneous polarization کہا جاتا ہے۔ جب کرسٹل کا درجہ حرارت تبدیل ہوتا ہے، تو یہ کرسٹل کے مثبت اور منفی چارجز کا مرکز بدل سکتا ہے، لہذا سطح پر پولرائزیشن چارج اسی کے مطابق بدل جاتا ہے۔ عام طور پر اس کی سطح فضا میں تیرتے چارجز کو پکڑتی ہے اور برقی توازن کی حالت کو برقرار رکھتی ہے۔ جب فیرو الیکٹرک کی سطح برقی توازن میں ہوتی ہے، جب انفراریڈ شعاعیں اس کی سطح پر شعاع کرتی ہیں، فیرو الیکٹرک (شیٹ) کا درجہ حرارت تیزی سے بڑھتا ہے، پولرائزیشن کی شدت تیزی سے کم ہوتی ہے، اور پابند چارج تیزی سے کم ہوجاتا ہے۔ جبکہ سطح پر تیرتا ہوا چارج آہستہ آہستہ تبدیل ہوتا ہے۔ اندرونی فیرو الیکٹرک باڈی میں کوئی تبدیلی نہیں ہے۔

ایک بار پھر سطح پر برقی توازن کی حالت میں درجہ حرارت کی تبدیلی کی وجہ سے پولرائزیشن کی شدت میں تبدیلی سے بہت کم وقت میں، فیرو الیکٹرک کی سطح پر اضافی تیرتے چارجز ظاہر ہوتے ہیں، جو چارج کے ایک حصے کو چھوڑنے کے مترادف ہے۔ اس رجحان کو پائرو الیکٹرک اثر کہا جاتا ہے۔ چونکہ مفت چارج کو سطح پر پابند چارج کو بے اثر کرنے میں کافی وقت لگتا ہے، اس لیے اس میں چند سیکنڈ سے زیادہ وقت لگتا ہے، اور کرسٹل کے خود بخود پولرائزیشن کا آرام کا وقت بہت کم ہوتا ہے، تقریباً 10-12 سیکنڈ، اس لیے پائرو الیکٹرک کرسٹل درجہ حرارت کی تیز رفتار تبدیلیوں کا جواب دے سکتا ہے۔

# گاولائی نیومیٹک قسم

جب گیس ایک خاص حجم کو برقرار رکھنے کی حالت میں انفراریڈ شعاعوں کو جذب کرتی ہے، تو درجہ حرارت بڑھے گا اور دباؤ بڑھے گا۔ دباؤ میں اضافے کی شدت جذب شدہ اورکت تابکاری کی طاقت کے متناسب ہے، لہذا جذب شدہ اورکت تابکاری کی طاقت کو ماپا جا سکتا ہے۔ مندرجہ بالا اصولوں سے بنائے گئے انفراریڈ ڈٹیکٹر کو گیس ڈیٹیکٹر کہا جاتا ہے، اور گاو لائی ٹیوب ایک عام گیس کا پتہ لگانے والا ہے۔

فوٹون سینسر

فوٹون اورکت ڈٹیکٹر مواد کی برقی خصوصیات کو تبدیل کرنے کے لیے اورکت شعاعوں کے شعاع ریزی کے تحت فوٹو الیکٹرک اثرات پیدا کرنے کے لیے کچھ سیمی کنڈکٹر مواد کا استعمال کرتے ہیں۔ برقی خصوصیات میں تبدیلیوں کی پیمائش کرکے، انفراریڈ شعاعوں کی شدت کا تعین کیا جا سکتا ہے۔ فوٹو الیکٹرک اثر سے بنائے گئے انفراریڈ ڈٹیکٹرز کو اجتماعی طور پر فوٹوون ڈیٹیکٹر کہا جاتا ہے۔ اہم خصوصیات اعلی حساسیت، تیز ردعمل کی رفتار اور اعلی ردعمل کی فریکوئنسی ہیں۔ لیکن اسے عام طور پر کم درجہ حرارت پر کام کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، اور پتہ لگانے والا بینڈ نسبتاً تنگ ہوتا ہے۔

فوٹوون ڈیٹیکٹر کے کام کرنے والے اصول کے مطابق، اسے عام طور پر بیرونی فوٹو ڈیٹیکٹر اور اندرونی فوٹو ڈیٹیکٹر میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ اندرونی فوٹو ڈیٹیکٹرز کو فوٹو کنڈکٹیو ڈٹیکٹر، فوٹو وولٹک ڈٹیکٹر اور فوٹو میگنیٹو الیکٹرک ڈیٹیکٹر میں تقسیم کیا گیا ہے۔

# بیرونی فوٹو ڈیٹیکٹر (PE ڈیوائس)

جب روشنی بعض دھاتوں، دھاتی آکسائیڈز یا سیمی کنڈکٹرز کی سطح پر واقع ہوتی ہے، اگر فوٹون کی توانائی کافی زیادہ ہو تو سطح الیکٹران کا اخراج کر سکتی ہے۔ اس رجحان کو اجتماعی طور پر فوٹو الیکٹران کا اخراج کہا جاتا ہے، جس کا تعلق بیرونی فوٹو الیکٹرک اثر سے ہے۔ فوٹو ٹیوبز اور فوٹو ملٹی پلیئر ٹیوب اس قسم کے فوٹوون ڈیٹیکٹر سے تعلق رکھتے ہیں۔ ردعمل کی رفتار تیز ہے، اور ایک ہی وقت میں، فوٹو ملٹیپلیئر ٹیوب پروڈکٹ میں بہت زیادہ فائدہ ہوتا ہے، جسے سنگل فوٹوون کی پیمائش کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، لیکن طول موج کی حد نسبتاً تنگ ہے، اور سب سے طویل صرف 1700nm ہے۔

# فوٹو کنڈکٹیو ڈیٹیکٹر

جب ایک سیمی کنڈکٹر واقعہ فوٹونز کو جذب کرتا ہے، تو سیمی کنڈکٹر میں کچھ الیکٹران اور سوراخ ایک غیر موصل حالت سے ایک آزاد حالت میں بدل جاتے ہیں جو بجلی چلا سکتی ہے، اس طرح سیمی کنڈکٹر کی چالکتا میں اضافہ ہوتا ہے۔ اس رجحان کو photoconductivity اثر کہا جاتا ہے۔ سیمی کنڈکٹرز کے فوٹو کنڈکٹیو اثر سے بنائے گئے انفراریڈ ڈٹیکٹر کو فوٹو کنڈکٹیو ڈیٹیکٹر کہا جاتا ہے۔ فی الحال، یہ سب سے زیادہ استعمال ہونے والا فوٹوون ڈیٹیکٹر ہے۔

# فوٹوولٹک ڈیٹیکٹر (PU ڈیوائس)

جب انفراریڈ تابکاری کو بعض سیمی کنڈکٹر مادی ڈھانچے کے PN جنکشن پر شعاع کیا جاتا ہے، PN جنکشن میں برقی میدان کے عمل کے تحت، P علاقے میں آزاد الیکٹران N علاقے میں منتقل ہو جاتے ہیں، اور N علاقے میں سوراخ ہو جاتے ہیں۔ پی ایریا۔ اگر PN جنکشن کھلا ہے تو PN جنکشن کے دونوں سروں پر ایک اضافی برقی صلاحیت پیدا ہوتی ہے جسے فوٹو الیکٹرو موٹیو فورس کہا جاتا ہے۔ فوٹو الیکٹرو موٹیو فورس اثر کا استعمال کرتے ہوئے بنائے گئے ڈیٹیکٹرز کو فوٹو وولٹک ڈٹیکٹر یا جنکشن انفراریڈ ڈیٹیکٹر کہا جاتا ہے۔

# آپٹیکل میگنیٹو الیکٹرک ڈیٹیکٹر

ایک مقناطیسی میدان کو بعد میں نمونے پر لگایا جاتا ہے۔ جب سیمی کنڈکٹر کی سطح فوٹون کو جذب کرتی ہے، تو پیدا ہونے والے الیکٹران اور سوراخ جسم میں پھیل جاتے ہیں۔ بازی کے عمل کے دوران، الیکٹران اور سوراخ لیٹرل میگنیٹک فیلڈ کے اثر کی وجہ سے نمونے کے دونوں سروں تک پہنچ جاتے ہیں۔ دونوں سروں کے درمیان ممکنہ فرق ہے۔ اس رجحان کو اوپٹو میگنیٹو الیکٹرک اثر کہا جاتا ہے۔ فوٹو میگنیٹو الیکٹرک اثر سے بنے ڈٹیکٹرز کو فوٹو میگنیٹو الیکٹرک ڈٹیکٹر (جسے PEM ڈیوائسز کہا جاتا ہے) کہا جاتا ہے۔