Устройство для измерения температуры в вакууме Советский патент 1993 года по МПК G01K7/12 

, Изобретение относится к термометрии и предназначено для измерения температуры находящихся в вакууме Ьбъекто%.

Известно устройство для измерения температуры в вакууме, используемые в уста новке мол екул ярно-лучевой зпитаксии для измерения температуры эффузионИого источиика. Известное устройство представляет собой tepM6rtaf y, рабочий спай которой прижат к тифю источника, в котором находится испаряемый материал, а холодный спай приварен к гермовводам, расположенным на вакуумном фла«це и подключенные другими „своими концами при помощи компенсационных проводов к электроизмерительной схеме; имеющей датчик температуры холодного спая. Недостатком известного устройства является низкая точность измерения из-за отсутствия компенсации изменения перепада температур концов гермрввоДов внутри и

снаружи вакуумной камеры, в которой раз мещен источник.. v v

Ближайшим к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения температуры в вакууме, содержащее термопару и тепловыравнйвающее тело, выполненное в виде вакуумного фланца, в Полостях которо то; расположённых с противоположных сторон фланца, размещени холодные спаи термопары, подключенные к измерительной схеме, и терморезистор. Вакуумный фланец снабжен гермоввбдами, подключен- ными к регистрирующему устройству, причем проводники соединяющие холодные спаи термопары с гёрмрвводами, выполне- Hbi из материала гермовводов. Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерения при изменении температуры объекта из-за наличия теплового сопротивления между термопарными

vj О О Ю

м

проводами, телом.фланца и терморезисто- рэми, ухудшающего компенсацию изменения температуры .холодного спая, В .условиях вакуума теплообмен затрудняется, а теплоразогрев холодного спая, из-за передачи тепла по термрпарным проводам, усиливается. Необходимость электроизоляций между холодным спаем термопрербра- зователя и телом фланца также увеличивает тепловое сопротивление, что приводит к снижению точности измерения.

Цель изобретения-повышение точности измерений, Указанная цель достигается. тем, что в устройстве для намерения температуры в вакууме, содержащем терморезистор, связанный с металлическим тепловыра.внивающим блоком, в лолости которого размещен холодный спай термоэлектрического преобразователя, подключенного к измерителын.ому прибору через гермовводы фланца вакуумной камеры, снабженного керамический заглушкой, тёп- ловыравнивающий блок выполнен в виде цилиндра, размещенного снаружи вакуумной, камеры и герметично соединенного с ее фланцем через электроизоляцию, холодный спай термоэлектрического преобразователя, выполненный в виде дифференциальной термопары., закреплен на внутренней поверхности цилиндра, терморезистор, выполненный в виде катушки и окруженный введенным тепловым экраном, размещён .на внешней поверхности цилиндра, а керамическая заглушка установлена напротив полости последнего. .

:. ВЫполнение- тепловыравнивающ.его блока в виде полого металлического цилиндра, в котором размещается холодный спай термапр.еобразователя, позволяет снизить влияние теплового излучения измеряемого объекта на температуру цилиндра; электро- изоляция цилиндра от фланца позволяет непосредственно закрепить холодный спай термопреобразователя на внутреннеТй поверхности цилиндра и, тем самым, улучшить тепловой контакт, .размещение терморезистора с внешней стороны цилиндра позволяет снизить тепловое сопротивление. Дифференциальное включение термопреобразователя, реализуемое за счет размещения холодного спая в изолированном от фланца тепловыравнивающем блоке, позволяет осуществить вывод электрического сигнала через гермовводы, выполнение из материала, отличного от термопрёобразо- вателя, исключает влияние температуры гермовводов на точность измерения.

На чертеже схематично изображено устройство для измерения температуры в вакууме. .,..-...Устройство для измерения температуры

состоит из вакуумной камеры 1, с лристыкованным к ней герметично фланцем 2, на

котором размещен объект 3, температура

которого измеряется термоэлектрического преобразователя 4 в виде дифференциальной термопары, рабочий спай 5 которого прижат к поверхности объекта 3, полого металлического цилиндра б, вакуумноплотно

через элёктроизоляцию 7 соединенного с фланцем 2, терморезистора 8, выполненное го в виде катушки, намотанной на цилиндр 6, и теплового экрана 9, размещенного коаксиальное цилиндром.6. Холодный спай 10

термбпреобразовэтеля А приварен к внутренней поверхности цилиндра 6. Заглушка 11 вьтолняетролъзлектротитеплризрлято- ра. Электроизоляция 7 полого металлического цилиндра б от фланца 2 представляет

собой керамическую трубу, имеющую вэку- умнргтлотное соединение с цилиндром 6 и фланцем 2. Термопреобразователь 4 через гермовводы 12 и терморезистор 8 подключаются к измерительной схеме, (на фиг, не

показано). ;: : : . ./:. ...; ; ..., : . ; :.

Устройство работает следующим обраЗ0.м: ..-. . .- ...:; V :- .. .,. . .:.: .... ...

При разогреве объекта 3 температура

рабочего спая 5 термопреобразователя 4 повышается, в результате чего на гермовводах 12 возникает термоЭДС, величина которой определяется разностью .температуры рабочего 5 и холодного 10 спаев. Терморезистор 8 с малой погрешностью измеряет температуру холодного спая 10, так как измеряемая и реальная температуры приблизительно равны из-за малого теплового . сопротивления между ними. В процессе разогрева объекта 3 за счет излучения происходит разогрев стенок вакуумной камеры 1, фланца 2, гермовводов 12. Разогрев стенок цилиндра б за счет размещения в сквозном отверстии фланца 2 керамической заглушки

11, играющей роль теплового экрана, и за счет использования для изоляции цилиндра б от фланца 2 керамической трубки 7, являющейся проводником тепла, значительно снижен. Тепловой экран 9 снижает влияние

изменения температуры окружающей среды на терморезйстор 8. Использование устройства, например, в установках молекулярно-лучевой эпитаксии позволяет повысить точность поддержания температур молекулярных источников, в которых размещаются исходные компоненты требуемой пленочной структуры, и, соответственно, повысить качество выращиваемых пленочных структур и полупроводниковых

приборов на их основе.

Формуламзобретения Устройство для измерения температуры в вакууме, содержащее терморезистор, связанный с металлическим тепловыравниваю- щим блоком,.в полости которого размещен холодный спай термоэлектрического преобразователя, подключенного к измерительному прибору через термовводы фланца вакуумной камеры, снабженного керамической заглушкой, о т л и ч а к щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, тепловыравнивающий блок выполнен в

виде цилиндра размещенного снаружи вакуумной камеры и герметично соединенного с ее фланцем через электроизоляцию, холодный спайгтермоэлектрического преобразователя. выполненного в виде дифференциальной термопары, закреплен на внутренней поверхности цилиндра, термо резистор, выполненный в виде катушки и окруженный введенным тепловым экраном, размещен на внешней поверхности цилиндра, к керамическая заглушка установлена напротив полости последнего.

Использование: контроль температуры б вакуумных установках, например для молекулярно-лучевдй эп аксйй. Сущность изобретения: устройство содержит металг личеекий тепловыраенивающий блок в ей-; де цилиндра; в полости которого (на его внутренней поверхности) закреплен, холодный сп а и ди фференциал ьной термопары. На внешней поверхности цилиндра размещен терморезистор в виде катушки, окЈужёнйъ1й тепловым экраном. Тепловы- равнивающий блок размещем снаружи вакуумной камеры и через электрбизоляцию герметично соединей с ее фланцем, Через гермрвводы фланца дифференциальная термопара подключена к измерительному прибору. 1 ил.: . :