Болометр с выделенной мишенью Советский патент 1993 года по МПК G01J5/20 

Изобретение относится к области измерения тепловых потоков излучения, в частности к тепловым приемникам излуменмй, работающим при глубоком охлаждении, и может быть применено для астрофизиче,ских исследований, в инфракрасных спектрометрах и другой оЛтической аппаратуре. Известны болометры, содефкащие чувствительный элемент, выполненный EI виде сверхпроводящей пленки, нанесенной на диэлектрическую подложку; подло)к;ка подсоединена непосредственно к блоку. Для . пропускания тока смещения термочувствительная сверхпроводящая пленка снабжена контактными слоями. Недостатком таких болометров является то, что излучение поглощается самой сверхпроводящей пленкой. Для получений большого поглощения пленку делают тон-б кой, при этом происходит расширение сверхпроводящего переходаи yмeньuJeниe чувствительности. Известны болометры с выделенной мишенью, содержащие поглощающую фольгу и термодатчик из полупроводника. Недостатком таких болометров яЕ1Ляется большая теплоемкость поглощающей фольги. Известны также болометры с выделенной мишенью, содержащие диэлектрическую подложку, на Koi-орую нанесены термочуствит;ельная пленка из csepxnpoводника, снабженная контактными слоями, и поглощающая пленка. Чувстаительный элемент болометра выполнен в виде сверхпроводящей алюминиевой пленки, напыленной на подложку из сапфира. Подложка закреплена на теплоотводящем блоке с помощью нейлоновых нитей. Термочувствительная алюминиевая пленка снабжена контактными слоями из сверхпроводящей плен1Й1 из индия. На противоположнук сторону подложки нанесена поглощающая пленка из нормального металла-висмута. Излучение в основном поглощает поглощающая пленка, так как сверхпроводящая пленка по площади значительно меньше первой пленки. Это позволяет использовать более толстые сверхпроводящие пленки в качестве термодатника, которые имеют более высокий температурный коэффициент сопротивления и обеспечивают большую вольт-ваттную чувствительность и обнаружительную способность. Для стабилизации температуры болометра используется сиетема автоматического регулирования. Недостатком известных болометров является нестабильность чувствительности, обусловленная узостью сверхпроводящего перехода и наличием колебаний температуpbf в криостате. Автоматическое регулирование температуры с использованием проволочного нагревателя, смонтированного на теплоотводящем блоке, не всегда обеспечиваетнеобходимую точность стабилизации из-за инерционности нагревателя. Тепловая инерция проволочного нагревателя не позволяет компенсировать высокочастотные составляющие чолебаний температуры. Цель изобретения повышение точности и расширение частотного диапазона стабилизации вольт-ваттной чувствительности болометра. Поставленная цель достигается тек, что у болометра с выделенной мишенью, содержащего диэлектрическую подложку, на которую нанесены термочувствительная пленка из сверхпроводника, снабженная контактными слоями, и поглощающая пленка, на поглощающую пленку нанесены контактные слои. На чертеже приведена схема болометра с выделенной мишенью, общий вид. Болометр содержит термочувствительную сверхпроводящую пленку 1 .которая нанесена на диэлектрическую подложку 2. С другой стороны на подложку нанесена поглощающая пленка 3 мз металла. Термочувcт8 iT8Льнaя и поглощающая пленки снабжены контактными слоями 4, 5, 6 и 7 соот8етстаекно..К контактным слоям присоединены токопроводящие вводы 8. Подложка подвешена на массивном тёплоотеодящем блоке 9 с помощью капроновых нитей 10. Болометр работает следующим образом, Его охлаждают до температуры, соответствующей середине сверхпроводящего перехода термочувствительной пленки 1. Измеряемое излучение, поглощенное пленкой 3, нагревает весь чувствительный элемент. В результате изменяется сопротивление пленки 1, которое регистрируют измерительным устройством, подключенным к болометру через контакты 4 и 5. Благодаря наличию контактов у поглощающей пленки 3 ее можно использовать как нагреватель болометра. Через контакты б и 7 пленку 3 включают в систему автоматического рврулирования рабочей температуры болометра. При отклонении температуры .от заданной электрический ток S пленке 3 - нагревателе - изменяется так, что выделяющееся джоулево тепло компенсирует уход температуры от заданного уровня. Нагреватель в виде тонкой пленки, имеющей тепловой контакт с той же самой подложкой, на которую нанесена и термо