Устройство для измерения температуры Советский патент 1992 года по МПК G01K7/12 

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерений температуры находящихся в вакууме объектов.

Известно устройство для измерения температуры находящихся в вакууме объектов, используемое в источнике испарения для молекулярно-лучевой эпитаксии. Устройство представляет собой термопару, рабочий спай которого прижат к тиглю эффузионной ячейки, где размещается испаряемый материал, а свободные концы

присоединены к расположенным на фланце гермовводам, подключенным другими концами к электроизмерительному прибору.

Недостатком указанного устройства является низкая точность измерения температуры, обусловленная отсутствием компенсации измерения температуры холодного спая термопары.

Погрешность измерения увеличивается из-за значительного разогрева холодного

спая, так как в условиях вакуума теплопередача происходит за счет излучения и непосредственного теплового контакта узлов, что приводит к большой разнице температур концов гермовводов внутри и снаружи вакуумной камеры.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения температуры, содержащее термопару и выполненный из двух изолированных друг от друга частей тепловыравнива- ющий элемент, в полостях которого размещены терморезистор и свободные концы термопары, подключенные через соединительные провода к измерительному прибору.

Недостатком известного устройства является невысокая эффективность. обусловленная невозможностью обеспечения измерения тем- пературы в вакууме, что связано с выполнением тепловыравнивающего тела и способом размещения в нем свободных концов термопары.

Ј

2

4 СП

Ю

Цель изобретения - повышение эффективности устройства путем обеспечения измерения в условиях вакуума.

Использование изобретения, например, в установках молекулярно-лучевойэпи- таксии позволяет повысить точность поддержания температуры молекулярных источников, в которых размещаются исходные компоненты требуемой пленочной структуры, и, следовательно, повысить качество выращиваемых пленочных структур и полупроводниковых приборов на их основе.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения температуры, содержащем термопару и тепловыравнива- ющий элемент, в полостях которого размещены терморезистор и свободные концы термопары, через соединительные провода подключенные к измерительному прибору, тепловыравнивающий элемент выполнен в виде вакуумного фланца с гермовводами, полости для свободных концов термопары и терморезистора размещены с противоположных сторон фланца, а часть соединительных проводов между свободными концами термопары и гермовводами выполнена из материала последних.

Расположение свободных концов термопары и терморезистора в теле фланца в непосредственной близости один от другого позволяет уменьшить тепловое сопротивление между ними, снизить влияние теплового излучения объекта, в результате чего повышается точность измерения температуры. Размещение терморезистора со стороны атмосферы и наличие гермовводов позволяют обеспечить измерения в вакууме без натекания до давления 1 х 10 Па.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит термопару, горячий спай 2.которой прижат к объекту 1, а свободный спай 3 заведен в полости, выполненные в теле фланца 4 на стороне вакуума, Проводники 5, подключающие термопару к гермовводам 6, выполнены из материала гермовводов. Терморезистор 7 размещен в полости, выполненной во фланце 4 на стороне атмосферы. Гермовводы 6 и терморезистор 7 подключены к измерительному прибору 8, а фланец 4 присоединен к вакуумной камере 9. Холодный (свободный) спай 3 термопары и терморезистор 7 изолированы от тела фланца 4 керамическими шайбами 10,

Устройство работает следующим образом.

При разогреве объекта 1 температура

горячего спая 2 термопары повышается, в результате чего на гермовводах 6 возникает термоЭДС, величина которой определяется разностью температур горячего 2 и свободно0 го 3 спаев. Терморезистор 7 измеряет температуру свободного спая 3. Полости в теле фланца 4, в которых размещены свободный спай 3 термопары и терморезистор 7, расположены близко одна от другой, что обес5 печивает малое тепловое сопротивление между ними, а следовательно, и малую погрешность измерения. Так как терморезистор 7 расположен со стороны атмосферы, то для работы устройства требуются только

0 два гермоввода 5, что обеспечивает его высокую герметичность.

В процессе разогрева объекта 1 за счет излучения происходит разогрев стенок вакуумной камеры 9, фланца 4, гермовводов 6,

5 проводников 5. Керамические шайбы 10 защищают свободный спай 3 от излучения обьекта 1, поэтому температура спая 3 близка к температуре фланца 4. Разогрев элементов устройства в процессе работы не

0 влияет на точность измерения, поскольку .она определяется разностью температур свободного (холодного) спая 3 и терморезистора 7 и сводится к минимуму. Влияние температуры окружающей среды со сторо5 ны атмосферы незначительно, поскольку фланец 4 представляет собой изотермическую панель.

Формула изобретения Устройство для измерения температу0 ры, содержащее термопару и тепловыравнивающий элемент, в полостях которого размещены терморезистор и свободные концы термопары, через соединительные провода подключенные к измерительному

5 прибору, обличающееся тем, что, с целью повышения эффективности путем обеспечения измерения в условиях вакуума, тепловыравнивающий элемент выполнен в виде вакуумного фланца с гермовводами, полости для свободных концов термопары и

0 терморезистора размещены с противоположных сторон фланца, а часть соединительных проводов между свободными концами термопары и гермовводами выполнена из материала последних.

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить эффективность путем обеспечения измерения в условиях вакуума Устройство содержит термопару и теп/товы- равнивающий элемент в виде вакуумного фланга с гермовводами, вдолостях которого размещены свободные концы термопары и терморезистор Выполнение полости для терморезистора во фланге со стороны атмосферы позволяет ввести в устройство только два гермоввода, через которые свободные концы термопары посредством сое- динительных проводов из материала гермовводов подключены к измерительному прибору 1 ил.