УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ - БОЛОМЕТР Российский патент 1998 года по МПК H01L31/08 

Изобретение относится к технике электрических измерений, в частности к приемникам лучистой энергии, предназначенным для работы в оптоэлектронных измерительных цепях, схемах автоматического управления и контроля излучения.

Указанные болометры не приспособлены к использованию в системах с большими электрическими мощностями, так как полупроводниковый резистивный материал при нагревании изменяет свои свойства и, следовательно, вносит искажения в результаты измерений, поэтому такие фоторезисторы должны иметь систему охлаждения.

Известны болометры с фоточувствительным слоем на основе сернистого или селенистого кадмия на ситалловой или пленочной подложке, покрытые поливинилбутиральным лаком, изготовленные термическим напылением светочувствительного слоя и электрических контактов в вакууме (авт. св. СССР N 416768, кл. H 01 L 31/00). Конструкция таких болометров сравнительно проста.

Недостатком болометров является малая допустимая мощность рассеяния, что не позволяет использовать его в схемах с большими электрическими мощностями. Интервал его работы ограничивается областью температур от -10^oC до +50^oC, допустимый максимальный рабочий ток не превышает 10 А, а удельная рассеиваемая мощность 0,5 Вт/см².

Наиболее близким к изобретению является болометр, в котором фоточувствительный слой и металлические электроды последовательно нанесены на внутреннюю поверхность приемного окна, а внутренняя полость корпуса заполнена клеем с анизотропной теплопроводностью и электропроводностью, внутренняя поверхность основания покрыта тонкой диэлектрической пленкой (авт. св. CCCP N 451130, кл. H 01 L 31/00).

Такой болометр имеет увеличенную рассеивающую мощность и пониженное световое сопротивление, однако он сложен по конструкции и в изготовлении, а также недостаточно надежен в эксплуатации.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение чувствительности за счет обеспечения режима работы в области высокотемпературной сверхпроводимости чувствительного элемента устройства для измерения излучения.

Задача достигается тем, что в устройстве для измерения излучения - болометре, включающем подложку, защитное светопроницаемое покрытие и измерительный элемент, последний изготовлен из высокотемпературной сверхпроводящей пленки из кермета Y-Ba-Cu-O, а подложка выполнена в виде погруженного в жидкий азот теплопроводящего кронштейна, на поверхности которого расположен подстилающий слой из меди.

Новизна предлагаемого технического решения состоит в том, что по сравнению с известными техническими решениями, за счет использования высокотемпературной сверхпроводящей пленки, теплоотводящего кронштейна и подстилающей подложки, обеспечивающей сверхпроводящий режим, достигается поставленная цель, то есть обеспечивается высокая чувствительность и широкий диапазон температур, включая критические, при которых устройство работает, а именно возникает желаемый эффект.

По данным патентной и научно-технической литературы отсутствует указанная совокупность признаков, что позволяет судить о существенности заявляемых признаков.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлен общий вид и размеры чертежей устройства.

На фиг. 1 показан вид сверху; на фиг. 2 - вид А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - мостовая схема включения устройства.

Устройство для измерения излучения состоит из теплоотводящей подложки-кронштейна 1, на которую нанесен подстилающий слой из меди 2. На подстилающий слой 2 наносят пленку 3 из высокотемпературного сверхпроводящего материала кермета Y-Ba-Cu-O. Поверх сверхпроводящей пленки наносят светопроницаемое защитное покрытие 4 из прозрачного лака.

Теплопроводящая подложка 1 выполнена в виде металлической пластины с охлаждающими ребрами из металла с высокой теплопроводностью (из меди). На теплоотводящую подложку 1 наносят подстилающий слой 2 из меди путем вакуумного термического испарения. Подстилающий слой 2 необходим для последующего нанесения на него высокотемпературной сверхпроводящей пленки 3, сверхпроводимость которой нарушается, если она нанесена на неровную поверхность. На подстилающий слой 2 наносят термическим испарением в вакууме по известной технологии сверхпроводящую пленку 3 (авт. св. N 406973, кл. C 23 N 13/08, 1973). Для защиты от коррозии и внешних повреждений сверхпроводящую пленку покрывают слоем 4 из светопроникающего поливинилбутирального лака.

Мостовая схема включения устройства для измерения излучения - болометр состоит из миллиамперметра 5 включенного между плечами с резисторами 6, где в одно из плеч включается болометр.

Устройство работает следующим образом.

Для измерения излучения устройство включают в одно из плеч мостовой схемы, питаемой постоянным током. Теплоотводящую подложку ребрами погружают в жидкий азот. При температуре жидкого азота 92 K сверхпроводящая пленка 3 не имеет сопротивления и мост, соединенный с миллиамперметром 5, дает определенные показания. При падении на устройство излучения температура сверхпроводящей пленки 3 повышается и при достижении температуры 96 К, пленка скачком переходит в обычное состояние.

Скачок проводимости сверхпроводящей пленки из сверхпроводящего состояния в обычное может быть использован как аварийный сигнал перехода величины излучения через критическое значение. В области обычного состояния сверхпроводящей пленки устройство может быть использовано как обычный измерительный прибор для измерения излучения, так как сопротивление пленки изменяется пропорционально ее температуре, в свою очередь, зависящей от величины излучения.

Изобретение относится к технике электроизмерений. С целью расширения функциональных возможностей фоточувствительный элемент выполнен из высокотемпературной сверхпроводящей пленки, например из кермета Ba CuO, а подложка изготовлена в виде погруженного в жидкий азот теплопроводящего кронштейна, на поверхности которого расположен подстилающий слой (например, из меди). 4 ил.

Устройство для измерения излучения - болометр-, включающее подложку, защитное светопроникающее покрытие и измерительный элемент, отличающееся тем, что измерительный элемент изготовлен из высокотемпературной сверхпроводящей пленки, а подложка выполнена в виде погружаемого в низкотемпературную жидкость теплопроводящего кронштейна, на поверхности которого расположен подстилающий слой.