Приемник инфракрасного излучения Советский патент 1991 года по МПК G01J5/12 

Изобретение относится к области измерительной технике и может быть использовано для определения температуры нагретых тел и биологических объектов.

Цель изобретения - повышение вольт- ваттной чувствительности приемника инфракрасного излучения.

На чертеже изображен приемник инфракрасного излучения.

Приемник содержит диэлектрическую подложку 1, горячий спай 2, холодный спай 3, положительную ветвь р-типа, состоящую из основного участка 4 ветви, участка 5 ветви длиной I, отрицательную ветвь п-типа, состоящую из основного участка 6 ветви и участка 7 ветви длиной I, поглощающего

покрытия 8, нанесенного на горячие спаи термобатареи. В качестве материалов ветвей могут быть использованы соединения с высокой термоэлектрической добротностью, например висмут и сурьма для р-ветви и теллурид висмута и висмут для п-ветви. Холодные спаи термобатареи являются отражающими, так как пленки указанных полуметаллов в ближней ИК-области имеют отражение свыше 90%

Приемник работает следующим образом.

Поток инфракрасного излучения падает на поверхность пленочной термобатареи и в области горячего спая 2 поглощается покрытием В, а в области холодного спая 3

о ч чэ го

излучение испытывает отражение. В ре- зультате,поглощения излучения температура спая 2 повышается, а температура спая 3 остается прежней. Возникшая разность температур между спаями термобатареи приводит к появлению разности потенциалов на концах термобатареи. По величине измеренного напряжения определяют интенсивность излучения и температуру нагретого объекта.

Для повышения чувствительности приемника участки I р- и n-ветвей в области горячих спаев выполнены таким образом, что их тепловое сопротивление больше, чем тепловое сопротивление участков основных ветвей. Это приводит к уменьшению оттока тепла из области горячего спая и повышает его температуру. Для теплофизических и геометрических параметров участков ветвей в этом случае должно соблюдаться условие I . L-I(1)

AiA Я2А где L - общая длина р- или п-ветви;

I - участок ветви в области горячего спая;

AI - теплопроводность материала участка I;

Дг - теплопроводность материала основной части ветви;

А - площадь сечения ветви термобатареи.

Общую длину L ветви термобатареи выбирают из неравенства А2 +Ai / An d

L М

Иг)(2)

где An - теплопроводность материала подложки;

d - толщина подложки;

Кт - коэффициент теплообмена подложки с окружающей средой, которое получено из выражения (1) путем замены величины I на эф.

эф

Кт

При этом Эф характеризует теплофизиче- ские параметры материала подложки и ее

тепловую связь с окружающей средой и определяет область эффективного нагрева подложки.

Изобретение позволяет путем комбинации материалов с высоким значением коэффициентов термоЭДС и, изменяя длину участков ветвей термобатареи, повысить вольт-ваттную чувствительность приемника к действию инфракрасного излучения.

Формула изобретения

15

20

25

30

35

40

Приемник инфракрасного излучения, содержащий диэлектрическую подложку с нанесенной на ее поверхность термобатареей в виде i последовательно соединенных чередующихся составных ветвей, выполненных из полупроводникового материала р- и п-типа, и поглощающее покрытие, отличающийся тем, что, с целью повышения вольт-ваттной чувствительности, участок каждой из ветвей термобатареи в области горячих спаев выполнен из материала того же типа проводимости, что и основная часть ветви, но с большим абсолютным коэффициентом термоЭДС и тепловым сопротивлением, удовлетворяющим неравенству

I 1 AI A fa A

где L - общая длина р- или п-ветви;

I - длина участка ветви в области горячего спая;

АЈ - теплопроводность материала основной части ветви;

A.J - теплопроводность материала участка горячего спая;

А - площадь сечения ветви термобатареи,

а общая длина ветви термобатареи удовлетворяет условию

Ai +fa / An d

(№

45

где An - теплопроводность материала подложки,

d-толщина подложки;

Кт - коэффициент теплоотдачи подложки.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения температуры нагретых тел. Целью изобретения является повышение вольт-ваттной чувствительности приемника инфракрасного излучения. Чувствительный элемент приемника выполнен в виде термобатареи, ветви которой состоят из материалов с разным коэффициентом термоЭДС. Ветви термобатареи выполнены таким образом, что участки ветвей в области горячих спаев имеют тепловое сопротивление больше, чем тепловое сопротивление основной части ветви. Это позволяет уменьшить тепловые потери с горячего спая и таким образом повысить его температуру и, следовательно, сигнал с выхода термобатареи при воздействии инфракрасного излучения. Изобретение позволяет повысить вольт-ваттную чувствительность известных приемников излучения при определении температуры нагретых объектов.1 ил. (Л С