Пироэлектрическое приемное устройство Советский патент 1991 года по МПК G01J5/10 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения характеристик интенсивного лазерного излучения.

Цель изобретения - повышение точности и расширение динамического диапазона в сторону верхней границы.

На чертеже изображено пироэлектрическое приемное устройство.

На боковой поверхности чувствительного элемента 1 расположены электроды 2, подключенные к согласующему усилителю 3.

Пироэлектрическое приемное устройство работает следующим образом.

Поток излучения попадает в центральную область чувствительного элемента 1 из монокристалла, прозрачного в заданной области спектра, и вызывает в нем неоднородный осесимметричный нагрев и связанные с ним механические напряжения. Третич- ный пироэффект. вызванный этими напряжениями, приводит к появлению в объеме

чувствительного элемента 1 поляризации, направление которой в определенных кристаллографических классах может лежать в плоскости диска. При этом в одних секторах диска вектор поляризации может иметь направление от центра к боковой поверхности, а в других секторах - наоборот, от боковой поверхности к центру диска. Это приводит к тому, что различные части боковой поверхности заряжаются связанными зарядами различных знаков. В силу этого при нанесении электродов 2 на боковые поверхности, заряженные одним знаком, с последующим соединением электрически одноименных электродов 2, получают два электрода, разность потенциалов между которыми и представляет выходной сигнал чувствительного элемента 1, который усиливается согласующим усилителем 3,

Поведение электростатического потенциала на боковой поверхности всецело определяется кристаллографическим класю

сом используемого материала и типом его среза. Анализ всех этих классов и их срезов на наличие поперечного третичного пиро- эффекте, возникающего при облучении при- емника излучением, приводящим к появлению осесимметричных напряжений, приводит к следующим функциям, определяющим угловую- зависимость электростатического потенциала для различных кристаллографических классов и соответствующих срезов:

V sin у (4 cos2 fp - 1) для среза z кристалла класса 3m,

vl dn .cos у (4 sin2 tp- 1)

vЈ dli sin tpcos2 p

для срезов z и у соответственно кристалла класса 32

Vy d22 cosy sin2y

vЈ dn siny cos2y

для срезов х и у соответственно кристалла класса 6, где dn, d22 пьезомодули кристалла;

р- полярный угол в плоскости среза кристалла.

Повышение точности и верхней границы динамического диапазона обусловлено испотьзованием в устройстве более темпе- ратуростабильных срезов кристалла, а также выполнением чувствительного элемента в виде диска, что уменьшает величины поперечных градиентов температуры.

Формула изобретения

Пироэлектрическое приемное устройство, содержащее чувствительный элемент из монокристалла, на боковую поверхность которого нанесены электроды, подключенные

к согласующему усилителю, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения динамического диапазона в сторону верхней границы, чувствительный элемент выполнен в виде диска с электродами на тех участках боковой поверхности, в которых функция, определяющая угловую зависимость электростатического потенциала и имеющая вид

} d22Rin у (4 cos2 ф- 1)

для среза г кристалла, принадлежащего к кристаллографическому классу Зт, отлична от нуля, или функции, определяющие угловую зависимость электростатического потенциала и имеющие вид

v| dn cos p(4 sin2 ( 1) - V dn sln# cos2#

для срезов z и у соответственно кристалла, принадлежащего к кристаллографическому

классу 32. отличны от нуля, или функции. определяющие угловую зависимость электростатического потенциала и имеющие вид Vy d22 cosy V$ dn (p cos2y

для срезов х и у соответственно криасталла. принадлежащего к кристаллографическому классу 6, отличны от нуля, где dn. - пьезомодули кристалла;

р поляргный угол в плоскости среза

кристалла,

пр« этом электроды, покрывающие области с одним и тем же знаком функции, определяющей угловую зависимость электростатического потенциала, электрически соединены

гежду собой v, подключены к входам согласующего усилителя.

Изобретение относится к устройствам для измерения характеристик интенсивного лазерного излучения. Цель изобретения - повышение точности и верхней границы динамического диапазона - достигается путем выполнения в пирозпектрическом приемном устройстве чувствительного элемента из монокристалла в виде диска с электродами на тех участках боковой поверхности, в которых отличны от нуля функции, определяющие угловую зависимость электростатического потенциала для срезов ряда кристаллов в соответствии с расчетными формулами, приведенными в формуле изобретения. В этом устройстве используются более темпе- ратурностзбильные срезы монокристалла, а форма диска уменьшает величины поперечных градиентов температуры. 1 ил.