煙探知器は、大量生産のため、実質的に費用がかからない驚くべき発明の1つです。煙探知器はわずか7ドルで入手できます。費用はごくわずかですが、煙探知器は毎年何千人もの命を救っています。実際、すべての家に床ごとに1つの煙探知器を設置することをお勧めします。
すべての煙探知器は、煙を感知するセンサーと、人々を目覚めさせる非常に大きな電子ホーンの2つの基本的な部分で構成されています。煙探知器は、9ボルトのバッテリーまたは120ボルトの家の電流で動作する可能性があります。
この記事では、今日使用されている2つの最も一般的なタイプの煙探知器である光電検出器とイオン化探知器について説明します。また、イオン化検出器の内部についても見ていきます。
光電検出器から始めましょう。
- 光電検出器
- 電離検出器：電離放射線
- イオン化検出器：電離箱
- イオン化煙探知器の内部
光電検出器
時折、店に足を踏み入れ、敷居を越えるとベルが鳴ります。見てみると、フォトビーム検出器が使用されていることに気付くことがよくあります。店の片側のドアの近くにはライト（白色光とレンズまたは低出力レーザーのいずれか）があり、反対側には光を「見る」ことができる光検出器があります。
あなたが光のビームを横切るとき、あなたはそれをブロックします。光検出器は光の不足を感知し、ベルを鳴らします。この同じタイプのセンサーが煙探知器としてどのように機能するか想像できます。店内で煙が出て光線を十分に遮ると、ベルが鳴ります。しかし、ここには2つの問題があります。
- かなり大きな煙探知器です。
- あまり敏感ではありません。
アラームが鳴る前にたくさんの煙がなければなりません-煙は光を完全に遮断するのに十分な厚さでなければなりません。それを行うにはかなりの煙が必要です。
したがって、光電式煙探知器は別の方法で光を使用します。煙探知器の内部には光とセンサーがありますが、これらは次のように互いに90度の角度で配置されています。
通常の場合、左側の光源からの光は真っ直ぐに射し込み、センサーを見逃します。ただし、煙がチャンバーに入ると、煙の粒子が光を散乱し、ある程度の光がセンサーに当たります。
次に、センサーが煙探知器のホーンを鳴らします。
光電検出器は、くすぶっているマットレスなどの煙のような火を感知するのに優れています。
知ってますか？
火災センサーは、NASAが遠くの惑星の写真を強化するために使用する技術から開発されました。ディスカバリーチャンネルのこのインタラクティブアニメーションで、NASAのクールなイノベーションの詳細をご覧ください。
電離検出器：電離放射線
イオン化煙探知器は、電離箱と電離放射線源を使用して煙を検出します。このタイプの煙探知器は、安価で、炎の火によって生成される少量の煙を検出するのに優れているため、より一般的です。
イオン化検出器の内部には、少量（おそらくグラムの1/5000）のアメリシウム241があります。放射性元素アメリシウムは432年の半減期を有し、かつの良い情報源であるアルファ粒子。
検出器内のアメリシウムの量について話す別の方法は、典型的な検出器には0.9マイクロキュリーのアメリシウム241が含まれていると言うことです。キュリーは、核物質の測定単位です。手に何かのキュリーを持っている場合、1秒間に37,000,000,000回の核変換を受ける量の材料を持っています。一般に、これは、サンプル内の370億個の原子が崩壊し、1秒あたりに核放射線の粒子（アルファ粒子など）を放出していることを意味します。1グラムの元素ラジウムは約1キュリーの活動を生成します（キュリーの名前の由来となった女性であるマリーキュリーは、ラジウムを使用して多くの研究を行いました）。
（核物質と核放射線の詳細な説明については、核放射線のしくみを参照してください。）
電離箱を見てみましょう。
イオン化検出器：電離箱
電離箱はとてもシンプルです。これは、次のような電離放射線の放射性源とともに、両端に電圧がかかった2つのプレートで構成されています。
アメリシウムによって生成されたアルファ粒子には、次の特性があります。チャンバー内の空気の酸素原子と窒素原子をイオン化します。 「イオン化する」とは、「電子をノックオフする」ことを意味します。原子から電子をノックオフすると、自由電子（負の電荷を持つ）と1つの電子が失われる（正の電荷を持つ）原子になります。負の電子は正の電圧でプレートに引き付けられ、正の原子は負の電圧でプレートに引き付けられます（磁石の場合と同様に、反対側が引き付けられます）。煙探知器の電子機器は、プレートに向かって移動するこれらの電子とイオンが表す少量の電流を感知します。
煙が電離箱に入ると、この電流が乱されます。煙の粒子がイオンに付着して中和します。煙探知器はプレート間の電流の低下を感知し、ホーンを鳴らします。
警報といえば、「核放射線」という言葉が使われると、多くの人の心の中で警報が鳴ります。煙探知器の放射線量は非常に少ないです。また、主にアルファ線です。アルファ線は一枚の紙を透過することができず、数センチメートルの空気によって遮断されます。煙探知器のアメリシウムは、吸入した場合にのみ危険をもたらす可能性があります。したがって、煙探知器でアメリシウムをいじったり、突いたり、邪魔したりすることは望ましくありません。空中に浮かびたくないからです。詳細については、核放射線のしくみを参照してください。
それでは、イオン化煙探知器の内部を見てみましょう。
イオン化煙探知器の内部
典型的な煙探知器の外側は次のようになります。
カバーを外すと、煙探知器が非常に簡単であることがわかります。これは、プリント回路基板（プリント回路基板の説明については、リモコンの内部の記事を参照）、電離箱（次の写真の右上にある銀色のシリンダー）、および電子ホーン（真ちゅう製のシリンダーに向かって）で構成されています。次の図の右下）：
ボードのクローズアップは次のとおりです。
とボードの下側：
電離箱は、イオン化源が入ったアルミ缶です。缶には空気の流れを可能にするスロットがあることがわかります。缶自体が電離箱の負極板として機能します。
缶の下には、電離箱の正極板が入ったセラミックホルダーがあります。そのプレートの下にはイオン化源があり、邪魔しないように注意してください。
煙探知器と関連トピックの詳細については、次のページのリンクを確認してください。
