La radiazione termica emessa dal corpo umano è prevalentemente nella regione dell'infrarosso a onde lunghe (8–14 μm), caratterizzata da bassa energia fotonica e bassa intensità di potenza.

Di recente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Associato Lu Xiaowei, dal Prof. Jiang Peng e dal Prof. Bao Xinhe del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha progettato un rivelatore a infrarossi a onde lunghe altamente sensibile che consente l'interazione uomo-macchina senza contatto a bassa potenza.

Questo studio è stato pubblicato in Materiali avanzati l'11 luglio.

Come tipo di rivelatore termico, il rivelatore fototermoelettrico è noto per la sua risposta spettrale a banda larga nella modalità operativa non raffreddata e autoalimentata, che prevede due processi di conversione dell'energia separati:conversioni fototermiche e termoelettriche.

I rivelatori fototermoelettrici commerciali utilizzano tipicamente la disposizione a termopila per moltiplicare il segnale di tensione e richiedono la complessa tecnica di fabbricazione di sistemi microelettromeccanici. Quando si rileva la debole radiazione umana, viene solitamente applicato un circuito di acquisizione aggiuntivo con un elevato rapporto segnale-rumore a causa del segnale di bassa tensione (circa decine o centinaia di microvolt).

In questo lavoro, i ricercatori hanno progettato una nuova termopila basata su SrTiO_3-x /Eterostruttura CuNi.

Da un lato, questa eterostruttura accoppiava sinergicamente l'elevata conduttività elettrica della lega CuNi con l'alto coefficiente di Seebeck di SrTiO_3-x . D'altra parte, questa eterostruttura ha mostrato capacità di assorbimento ottico a banda larga, a causa della combinazione di assorbimento del vettore libero e assorbimento della risonanza fononica.

Beneficiando di queste caratteristiche, SrTiO_3-x La termopila a base di /CuNi ha mostrato un'elevata sensibilità alle radiazioni umane. Il livello del segnale di uscita ha raggiunto fino a 13 mV, con una tensione di rumore di 10 nV/Hz ^1/2 . È stato inoltre costruito un array di termopile per implementare i riconoscimenti in tempo reale senza contatto di gesti delle mani, numeri arabi e lettere dell'alfabeto.

"Questo lavoro offre una strategia affidabile per integrare la radiazione umana nell'interazione uomo-macchina senza contatto, che può svolgere ruoli vitali in determinati campi di interazione uomo-macchina in cui l'igiene e la sicurezza diventano preoccupazioni cruciali", ha affermato il prof. Jiang. + Esplora ulteriormente

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