Способ изготовления термочувствительного элемента Советский патент 1991 года по МПК C03B37/00 

Изобретение относится к оптоэлек- тронике и может быть использовано для изготовления термочувствительных элементов, работающих в условиях воздействия внешних мощных электромагнитных полей.

Целью изобретения является обеспечения высокой термочувствительности элемента.

На фиг.1 приведено устройство, реализующее предлагаемый сгГособ; на фиг.2 - зависимость фотопотока от температуры обработанного участка световода.

Способ заключается в том, что изготавливают волоконный световод, выбранный участок волоконного световода подвергают радиационному воздействию и затем отжигают при iемперату- ре не ниже верхнего значения рабочего диапазона температур. Радиационное воздействие на выбранный участок волоконного световода приводит к образованию в нем радиационных дефектов. В результате предварительной термической обработки облученного участка волоконного световода нестабильные в данном диапазоне температур радиационные дефекты отжигаютгя, и оптическое волокно может использоваться в качестве термодатчика. При нагревании обработанного таким образом участка волоконного световода в режиме термодатчика электроны, локализованные на- стабильных (в данном диапазоне температур) радиационных дефектах, переходят в зону проводимости, т.е. в запрещенной зоне появляются ловушки. Причем, число свободных ловушек увеличивается с увеличением температуры, что приводит к увеличению интенсивности полосы поглощения. При охлаждении волоконного световода до температуры ниже некоторого критичесО

to ел

00 С 4

кого значения электроны, локализованные на радиационных дефектах, переходят в валентную зону, что также ведет к увеличению интенсивности полосы поглощения.

На фиг.2 приведена зависимость фототока I в ИК-области спектра от температуры обработанного в соответствии с предлагаемым способом участка волоконного световода.

Устройство для изготовления термочувствительных элементов (фиг.1) содержит волоконный световод 1, участок 2 которого выбран для использования в качестве термочувствительного элемента, атестованный источник 3 ионизирующего излучения, стабилизатор 4 режима работы лазерного излучателя 5, термостат 6, последовательно соединенные фотоприемник 7 и измеритель 8 фототока, последовательно соединенные датчик 9 температуры в термостате 6 и измеритель 10 выходного параметра датчика 9.

Предлагаемый способ изготовления термочувствительных элементов реализован следующим образом.

Выбранный участок 2 волоконного световода 1 облучается в атестованном источнике 3 ионизирующего излучения. Доза облучения рассчитывается по стандартной методике, соответствующей виду используемого излучения. Затем производится предварительный термический отжиг участка 2 световода. 1. С этой целью световод подключается одним концом к выходу лазерного излучателя 5, другим - к входу фотоприемника 7, а его участок 2 помещается в термостат 6. Температура среды в камере 6 устанавливается постоянной и не ниже верхнего значения диапазона измеряемых температур, что определяется с помощью датчика 9, термочувствительный элемент которого находится в камере 6, и прибора 10. Лазерный излучатель 5 создает на входе световода световой поток постоянной энергии, что осуществляется с помощью стабилизатора 4. Стабилизация энергии светового потока обеспечивает необходимую точность соответствия энергии на выходе световода температуре. Световой поток с выхода поступает на вход фотоприемника 7, на выходе которого формируется электрический сигнал (ток или напряжение), величина которого пропорциональна оптичео

5

0

5

0

5

0

5

0

5

кой плотности волокна и регистрируется прибором 8. В процессе отжига величина светового потока на выходе световода увеличивается, однако скорость изменения с течением времени убывает. Процесс изготовления термочувствительного элемента считается законченным, когда скорость изменения величины светового потока на выходе становится практически равной нулю, о чем можно судить по показаниям прибора 8.

Характеристика полученного термочувствительного элемента определяется следующим образом.

В камере 6 последовательно устанавливаются различные значения рабочего диапазона температур, которые фиксируются с помощью датчика 9 и прибора 10. Для каждого значения температуры посредством фотоприемника 7 и прибора 8 регистрируется величина светового потока на выходе световода.

Для изготовления термочувствительного элемента по предлагаемому способу используют волоконный световод тина МВО-1. Облучение проводят в канале гамма-установки бассейного типа с сухим каналом, при этом мощность экспозиционной дозы составляет Р/с, время облучения 360 с, длина облучаемого участка 10 м. Отжиг проводят в лабораторном термостате при 110°С, при этом в качестве лазерного излучателя используют электронно-квантовый преобразователь ИЛПН- 301-1, фотоприемника - фотодиод ФД 256 и усилитель фототока с линейной характеристикой усиления, измерителя фототока - вольтметр универсальный В7-21, датчика температуры - терморезистор ТП 033-03, измерителя выходного параметра датчика - вольтметр В7-27.

Экспериментальные исследования полученного термочувствительного элемента показывают (фиг.2), что в диапазоне температур 0-100°С значение фототока на выходе фотоприемника изменяется в 3 раза или на 10 дБ. Таким образом, в силу линейности характеристики усиления фототока терио- чувствительность полученного элемента составляет 0,1 дБ/град, В известном способе при аналогичных условиях измерения температурной характеристики

516258346

термочувствительность составляетчто, с целью обеспечения высокой

8-10 дБ/град.

Формула изобретения

термочувствительности элемента, ток волоконного световода подвер радиационному воздействию и затем жигают при температуре не ниже ве него значения рабочего диапазона температур.

Способ изготовления термочувствительного элемента из волоконного световода, отличающийся тем,

термочувствительности элемента, участок волоконного световода подвергают радиационному воздействию и затем отжигают при температуре не ниже верхнего значения рабочего диапазона температур.

Изобретение относится к опто- электронике и может быть использовано для изготовления термочувствительных элементов, работающих в условиях воздействия внешних мощных электромагнитных полей. С целью обеспечения высокой термочувствительности осуществляют радиационное воздействие на рабочий участок волоконного световода и последующий ОТУИГ этого участка при температуре не ниже верхнего значения диапазона измеряемых температур. Термочувствительность элемента О,1 дБ/град. 2 ил.

Фиг./