5. Спеціалізовані індикатори

1. Електрохромиі індикатори

Електрохромні індикатори (ЕХІ) спершу розглядались як мож­ливі конкуренти РКІ. Пристрій найбільш перспективної, тонко- плівкової, електрохромної чарунки на основі триокису вольфраму (W0₃) подано на рис. 4.19. На скляну підкладку із прозорим про­відним покриттям активний матеріал наноситься у вигляді тонкої (0,3,..1 мкм) плівки шляхом набризкування або термічним випа­рюванням.

Далі напилюється тонкий шар діелектрика, а на нього другий, золотий, плівковий електрод. Під час подачі негативного потен­ціалу на електрод, що прилягає до електрохромного шару, інжек- туються електрони й у матеріалі виникають центри фарбування: колір плівки стає густо-синім.

Рис. 4.19. Чарунка електрохромиого індикатора за. відсутності (а) та за наявності напруги (б): 1 — скляна підкладка; 2 — прозорий електрод;

З — триокис вольфраму; 4 — діелектрик; 5 — непрозорий електрод

При зміні полярності інжекції електронів перешкоджає ізолю­ючий шар біля другого електрода, а електрони з попередньо утво­рених центрів фарбування екстрагуються анодом. Найважливі­шою відмінною рисою електрохромних матеріалів є наявність пам’яті: індикатор зберігає записану в ньому інформацію доти, до­ки її не буде стерто, причому ні зменшення напруги, ні перерва в її подачі не впливає помітно на якість картини. Час запам’ятову­вання для різних речовин — від декількох хвилин до декількох років.

Електрохромні індикатори дуже економічні — на «перефарбу­вання» ділянки в 1 см" витрачається лише 2...20 мкКл, причому напруга живлення може становити десяті частки вольта. Це озна­чає, що при висвічуванні, наприклад, хвилинної цифри в годинни­ках такий індикатор споживатиме в десятки разів менше енергії, ніж РКІ.

На відміну від рідких кристалів механізм роботи ЕХІ, заснова­ний не на розсіюванні світла, а на його поглинанні, виключає спо­творення картини при її спостереженні під різними кутами зору. Значно ширший робочий діапазон температур: -50...+100⁰ С. Ос­новний фізичний недолік ЕХІ — значна інерційність; невисока довговічність експериментальних зразків пояснюється звичайни­ми для тонкоплівкових приладів процесами (міграцією домішок, пробоєм, окислюванням границь і т. п.) і, можливо, її буде під­вищено.

Електрохромний ефект мають і багато органічних рідин, у яких зміна кольору відбувається в результаті окислювально-відновних реакцій і осадження «забарвлених» молекул на катоді. Рідинні ЕХІ мають більшу швидкодію (-20 мс), але ефект запам’ятову­вання в них виражений набагато слабкіше, ніж у твердотільних.

2. Електрохімічні індикатори

Електрохімічні індикатори, засновані на різних ефектах, як правило, поступаються електрохромним за визначальними харак­теристиками. Електролітичні елементи для індикації символів бу­ли запропоновані ще в 30-ті рр. минулого століття, але лише зараз, завдяки успіхам в галузі синтезу необхідних матеріалів і в техно­логії, ці прилади можуть мати практичне значення. Якщо чарун­ку, подібну до рідиннокристалічної, заповнити електролітом і до електродів прикласти невелику напругу, то внаслідок гальвано­пластичного ефекту метал катода осідатиме на спочатку прозорому аноді й змінить його відбиваючі властивості. При вимиканні на­пруги такий стан «запам’ятовується» на кілька діб. Прикладення напруги зворотної полярності знову просвітлює анод.

Принцип дії й побудова чарунки електрофоретичного індика­тора пояснюються на рис. 4.20. Простір між електродами заповне­но суспензією, що складається із заряджених пігментних (наприк­лад, білих) часток, зважених у кольоровій (наприклад, чорній) діелектричній рідини.

Прикладене постійне електричне поле, залежно від полярності, зрушує частинки до того або іншого електрода. У міру закріплення пігментних частинок на прозорому електроді з’являється виразне

Рис. 4.20. Чарунка електрофоретичного індикатора: 1 — скляна пластина;

2 — прозорий електрод; З — обмежу- вач-фіксатор; 4 — електродний сегмент; 5 — підстава; 6 ^:— суспензія; 7 — частинки пігменту

біле зображення: при зміні полярності колір зображен­ня змінюється на чорний. Електрофоретичні індикато­ри вимагають значно біль­шої високої керуючої напру­ги й більшої потужності, ніж РКІ.

Чарунку фотоелектрохі- мічного індикатора подано на рис. 4.21.

При запису інформації просторова картина ІЧ-ви- промінювання перетворить­ся на картину провідних

ділянок фоторезистивного ша­ру, що, у свою чергу, внаслі­док перебігу електрохімічної реакції перетвориться на таку саму картину газових бульба­шок. При зчитуванні, інформа­ції розсіювання видимого світ­ла бульбашками газу дозволяє побачити записану картину.

Рис. 4.21. Фотоелектрохімічний індикатор: 1 — скляна пластина; 2 — електроліт; 3, 5 — електроди;

4 •— фоторезистивний шар;

6 — корпус; 7 — бульбашки газу

Пристрій, принцип дії яко­го показано на рис. 4.21, може розглядатися як оптоелек- тронний (точніше оптоіонний) аналог фотоплівки, що допус­кає багаторазовий запис і сти­рання інформації, а також як перетворювач-підсилювач світла.