ПРИЕМНИК ИЗЛУЧЕНИЯ Советский патент 1995 года по МПК G01J5/20 G01K7/16 

Изобретение относится к измерительной технике, точнее, к радиационной пирометрии с использованием полупроводников, чувствительных к излучению, а именно терморезисторов.

Целью изобретения является повышение надежности приемника излучения.

На фиг. 1 приведено осевое сечение приемника излучения; на фиг. 2 то же, вид сверху.

На торце корпуса 1 закреплена подложка 2, выполненная из материала, прозрачного в рабочем спектральном диапазоне, причем на поверхности подложки 2, которая соединена с посадочной поверхностью 3 на торце корпуса 1, сформированы полупроводниковый термочувствительный элемент 4 и контактные площадки 5, электрически соединенные с выводами 6. Посадочная поверхность 3 на торце корпуса 1, изготовленного из диэлектрического материала, например, из полиамида, армированного стекловолокном, идентична по форме поверхностям термочувствительного элемента 4 и контактных площадок 5 и соединена с ними через слой герметика (на фиг. 1 не показан вследствие малой толщины). Подложка 2 выполнена в виде пластинки из монокристаллического лейкосапфира толщиной 200-500 мкм и ориентирована в кристаллографической плоскости (1102). Термочувствительный элемент представляет собой терморезистор, сформированный в эпитаксиальном слое кремния p-типа толщиной 0,5-5 мкм, наращенного на сапфировую подложку 2 и ориентированного в плоскости (100) так, что ось терморезистора ориентирована в направлении [100] На концы терморезистора 4 и окружающую их поверхность подложки 2 напылены алюминиевые контактные площадки 5, образующие вместе с терморезистором 4 интегральную цепь 4-5.

Подложка 2 всей поверхностью, на которой расположена интегральная цепь 4-5, скреплена через слой герметика с идентичной по форме посадочной поверхностью 3 на торце корпуса 1, при этом к контактным площадкам 5 на подложке 2 присоединены выводы 6, загерметизированные в корпусе 1. Технологический сердечник 7 из того же материала, что и корпус 1, фиксирует выводы 6 при изготовлении приемника и служит воронкой при литье корпуса.

При необходимости ограничения области пропускания излучения или повышения чувствительности в требуемом диапазоне излучения можно использовать цветной сапфир, легированный различными примесями (например, хромом для получения красного светофильтра), или наносить на поверхность чувствительного элемента краситель, поглощающий излучение в требуемом диапазоне.

Корпус 1 из полиамида или нейлона с наполнителем из стекловолокна обеспечивает применение датчика до 150^оС. Однако могут быть использованы и другие материалы, исходя из условий эксплуатации датчика и экономичности его производства. Сердечник 7 может быть выполнен из материала с большей температурой размягчения для упрощения литья корпуса 1. Однако этот материал должен иметь температурный коэффициент линейного расширения, близкий материалу корпуса 1, чтобы предотвратить образование микротрещин по границе между ними.

Корпус 1 может быть составным. Для лучшего крепления датчика к металлическим деталям на объекте измерения головка болта с резьбовой частью может быть металлической. В этом случае между металлической частью и подложкой 2 вводят прослойку из полимера для термоизоляции подложки и чувствительного элемента от металлической части корпуса.

Приемник излучения работает следующим образом.

Измеряемое излучение свободно проходит сквозь подложку 2 и нагревает терморезистор 4 и посадочную поверхность 3 корпуса 1. Утечка тепла в полимерный корпус пренебрежимо мала и тепло отводится только через тонкую теплопроводную подложку 2 в обратном измеряемому излучению направлении. В результате быстро наступает динамическое тепловое равновесие между терморезистором и окружающей средой и устанавливается устойчивый сигнал от терморезистора в измерительную систему, пропорциональный интенсивности измеряемого излучения.

При изменении интенсивности измеряемого излучения соответствующим изменением количества отводимого через подложку тепла достигается быстрое динамическое тепловое равновесие терморезистора и окружающей среды и обеспечивается высокая динамическая точность измерения температуры. Отсутствие полостей и полная изоляция терморезистора, контактных площадок и выводов от окружающей среды позволяет гарантировать многократное увеличение срока эксплуатации данного приемника излучения.

Использование: измерительная техника, пирометрия. Сущность изобретения: приемник содержит корпус 1, выполненный из диэлектрического материала, подложку 2, выполненную из материала, прозрачного в рабочем спектральном диапазоне, полупроводниковый термочувствительный элемент 4 и контактные площадки 5. Посадочная поверхность 3 корпуса 1 идентична по форме поверхностям термочувствительного элемента 4 и контактных площадок 5 и соединена с ними и с подложкой 2 слоем герметика. 2 ил.

ПРИЕМНИК ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий корпус с закрепленными в нем выводами и подложку, выполненную из материала, прозрачного в рабочем спектральном диапазоне, причем на поверхности подложки, которая соединена с посадочной поверхностью корпуса, сформированы полупроводниковый термочувствительный элемент и контактные площадки, электрически соединенные с выводами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, посадочная поверхность корпуса, выполненного из диэлектрического материала, идентична по форме поверхностям термочувствительного элемента и контактных площадок и соединена с ними и поверхностью подложки через слой герметика.