Координатно-чувствительный приемник излучения Советский патент 1984 года по МПК G01J5/20 

11 Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано в координаторах цели оптикоэлектронных систем обнаружения, на ведения и управления в широком спек ральном диапазоне. Известны координатно-чувствитель ные неселективные пироэлектрические приемники излучения, пороговая чувс вительность измерений с помощью которых ограничена значениями 5 х X 10-5 Вт/Гц/ j- j Наиболее близким к изобретению является координатно-чувствительный приемник излучения, содержащий прямоугольную приемную площадку и тепл отводящий блок. Это сверхпроводнико вьй неизотермический болометр (СНБ) отличительная особенность которого заключается в том, что его чувствительньй элемент, выполненный из свер проводящего материала, закреплен своими концами на теплоотводящих бл ках. Значения теплового сопротивлени чувствительного элемента изменяется .от нуля на участках, примыкаюш нх к теплоотводящим блокам, до максикума в центре, поэтому болометр обладает координатной чувствительностью. Вели чина координатной чувствительности СНБ составляет 10.- З.-Ю В/ВТ.ммЙ Основным недостатком известного устройства является нелинейный характер координатной чувствительности, обусловленный тем обстоятель ством, что при поглощении принимаемого излучения Тепло отводится в обе стороны от точки засветки. Нелинейность координатной чувствительности обусловлена тем, что тепловое сопротивление RT (х)нелиней- но относительно координаты точки засветки чувствительного элемента Р D - .J. х(е-х) к. лзе где R,, тепловое сопротив. ление чувствительного элемента между точкой засветки и первым теплостоком;(-х)- тепловое сопротивление чувствительного элемента между точкой засветки и вторым теплостоком; - коэффициент теплопроводности чувст7вительного элемента; X - координата точки засветки, f - длина чувствительного элемента между теплостоками; S - площадь поперечного сечения чувствительного элемента. Цель изобретения - повышение точности измерений путем повышения линейности координатной чувствительности. Указанная цель достигается тем, что в координатно-чувствительный приемник излучения, содержащий прямоугольную приемную площадку и теплоотводящий блок, дополнительно введена вторая приемная площадка, идентичная первой, расположенная параллельно ей, и термодатчик, причем приемные площадки выполнены из металла закреплены консольно короткими сторонами на теплоотводящем блоке, а термодатчик закреплен на свободных концах приемных площадок. На чертеже изображен координатночувствительный приемник излучения. Приемник содержит подложку 1, теплоотводящий блок 2 с диэлектрической прослойкой 3, контактные 4 и приемные 5 площадки, термодатчик 6 и токопадводящие провода 7. Стеклянная подложка 1 размером (3,4л12X0,1) мм припаяна индием к теплоотводящему блоку 2, состоящему из двух частей, разделенных диэлектрической прослойкой 3. Каждая из двух оловянных контактных площадок 4 размером (1,,6) мм и толщиной 1000 А находится в электрическом контакте с одной из половин теплоотводящего блока 2. На подложке 1 расположены приемные площадки 5, выполненные из висмута или тантала в виде двух параллельных полосок размерами (8X0,1) мм толщиной 500 А. С края свободной подвески подложки 1 размещен сверхпроводниковый либо полупроводниковый термодатчик б, находящийся в электрическом и тепловом контакте с приемными площадками 5. Включение приемника в измерительную схему осуществляют с помощью токоподводящих проводов 7, С помощью гелиевого криостата (не показан) поддерживают температуру теплоотводящего блока 2 такой. . 3 .. чтобы на термодатчике 6 устайобилась рабочая температура. Через токоподводящие провода 7 и приемные площадки 5 подают на термодатчик 6 ток смещения. Сфокусированный сигнальный поток излучения направляют на обе п1)иемные площадки 5. Поглощаемое излучение изменяет тепловой баланс приемника, а следовательно, температуру и сопротивление термодатчика 6. При перемещении светового зонда вдоль площадок 5 изменение температуры иТ термодатчика 6 опреде ляется следующим выражением (I , где Е - коэффициент поглощения; W. - сигнальный поток излучения R(x)- тепловое сопротивление в точке зондирования. Так как подложка 1 консольно крепится к теплоотводящему блоку 2, теп ловой поток от поглощаемого фонового излучения и джоулевогб тепла, вьщеля емого на термодатчике 6, отводится вдоль приемных площадок 5 в одном направлении. Поэтому температура при емных площадок 5 монотонно возрастает при .продвижении от контактных пл щадок 4 к термодатчику 6., и тепловое сопротивление между точкой засветки и контактными площадками 4 определяется выражением RT(XV где X координата точки засвет(); 77 -коэффициент теплопроводности приемных площадок; -площадь поперечного сечения приемных площадок; Р - общая длина приемных площадок. Таким образом, тепловое сопротивление линейно зависит от расстояйия между точкой зондирования и контактными Площадками 4, и величина электрического отклика приемника линейна относительно координаты засветки .приемных площадок 5. Разделение функций поглощения излучения и измерения приращения температуры с помощью радиационной мишени и микротермометра позволяет оптимизировать параметры предлагаеь ого приемника излучения. Использование в качестве мишени приемных площадок из материалов с высокими значениями коэффициентов поглощения и теплового сопротивления, например из висмута или тантала, обеспечивает эффективное поглощение измеряемого изл чения и значительное изменение температуры термодатчика, а следовательно, и высокую крутизну пеленгационной характеристики. В пред- лягаемом устройстве термодатчик обладает малыми размерами, поэтому низки значения его шумов, что обеспечивает реализацию высокой пороговой чувствительности. Изобретение позволяет повысить линейность координатной чувствительности сверхпроводящ11х неизотермических болометров и в результате повысить точность измерения.

КООРДИНАТНО-ЧУБСТВИТЕЛЬНЫЙ ПРИЕМНИК ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий прямоугольную приемную площадку и теплоотводящий блок, отличающий-с я тем, что, с целью повьшения точности измерений путем повышения линейности координатной чувствительности, дополнительно введена вторая приемная площадка, идентичная первой, расположенная параллельно ей, и термодатчик, причем приемные площадки выполнены из металла и закреплены колсольно короткими сторонами на теплоотводящем блоке, а термодатчик закреплен на свободных концах приемных площадок. L