Термоэлектрический приемник излучения

Термоэлектрический приемник излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий теплоотводящую подложку, размещенную на ней вспомогательную стенку из бинарного эвтектического сплава на основе А В или с параллельно упорядоченными игольчатыми включениями типа , напримерЗп5А с включениямиН ВЬили Ni AS соответственно, о тличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и упрощения конструкции приемника, вспомогательная стенка выполнена из по- -, следовательно соединенных параллельных ветвей в виде наклонного параллелепипеда , которые вырезаны под углом 45° к направлению игольчатых включений, причем, в смежных ветвях включения наклонены в противоположные стороны от нормали к теплоотвос S9 дящей подложке.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21 ) 2933441/18-25 (22) 30.05.80 (46) 23.04.83,,Вюл. Р 15 (72) В.Г.Карпенко, Ж.Л.Погурская, A.A.×åðHoâoëåíêî и Ф.Ф.Леженин (71) Институт технической теплофизики АН украинской ССР (53) 536. 5 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 230915, кл. Н 01 L 37/00, 1968.

2. Патент ГДР Р 122315, кл. Н 01 V 37/04, опублик. 1976 (прототип). (54)(57) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК ИЗЛУЧЕЙИЯ, содержащий теплоотводящую подложку, размещенную на ней вспомогательную стенку из бинарного

ÄÄSUÄÄ 36 1 А

g(5D G 01 К 7 02 Н 01 L 37/04 эвтектического сплава на основе

AÀ В" или А" В" с параллельно упорядоченными игольчатыми включениями типа

wi v

С В, например3л51илиИ Ь с включениями Н ЬЬ или Ni А5 соответственно, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и упрощения конструкции приемника, вспомогательная стенка выполнена из последовательно соединенных параллельных ветвей в виде наклонного параллелепипеда, которые вырезаны под углом 45 к направлению игольчатых включений, причем в смежных ветвях включения наклонены в противоположные стороны от нормали к теплоотводящей подложке.

867138

Изобретение относится к области тепловых и температурных измерений, s частности к анизотропным малоинер-. ционным тепловым детекторам лучистой энергии. Приемник может найти применение н качестве термочувстви- 5 тельного элемента в радиометрах, пирометрах, актинометрах и других приборах и устройствах для измерения лучистой энергии.

Известны термоэлектрические при- 10 емники излучения, содержащие пластину, вырезанную из полупроводникового монокристалла под углом к гланной кристаллографической оси 1) .

Вследствие ограниченного выбора полупроводниковых монокристаллов, обладающих высокой термоэлектрической добротностью в сочетании с сильно ныраженной анизотропией термоэдс, эффективность указанных преобразователей низка.

Наиболее близким техническим решением является термоэлектрический приемник излучения, содержащий теплоотводящую подложку, размещенную на ней вспомогательную стенку из бинарного эвтектического сплава на основе A" В" илиД "5 с параллельно упорядоченными

yuf v игольчатыми включениями типа С 8 нап имер, Зп 5 b или СД Авс включениями N Ь или К» 45 соответственно (2) .

Наряду с преимуществами, обусловленными высокой термоэлектрической и термомагнитной добротностью эвтектики, указанному приемнику излучения присущи определенные недостатки. Для 35 достижения высокой эффективности преобразования требуется сильное магнитное поле, что усложняет конструкцию и увеличивает габариты приемника.

Кроме того, чувстнитель ность приемника зависит от напряженности магнитного поля и эффективной длины чувствительного элемента. Эти два параметра взаимно ограничены, так как увеличение эффективной длины путем последовательного соединения ветвей меандра в термобатарею неизбежно увеличивает расстояние между полюсами . магнита и тем самым снижает напряженность поля. По этой причине такой термопреобразователь трудно выполнить высокочувствительным и миниатюрным одновременно, например в качестве приемника излучения к пирометру.

Целью изобретения является повышение чувствительности и упрощение конструкции приемника.

Поставленная цель достигается тем что в термоэлектрическом приемни-, 1

60 ке излучения, содержащем теплоотводящую подложку и размещенную на ней вспомогательную стенку из бинарного » 8ч эвтектического сплава на основе а 8 . или 1" 8" с параллельно упорядоченными игольчатыми включениями типа f5

С" " б", например Jn Ь или Cd Ae c включениями Н» Ь или N» Ag соответственно, вспомогательная стенка выполнена из последовательно соединенных параллельных ветвей в виде наклонного параллелепипеда, которые нарезаны под углом 45 к направлео нию игольчатых включений, причем в смежных ветвях включения наклонены в противоположные стороны от нормали к теплоотводящей подложке.

Благодаря упорядоченной ориентации второй фазы эвтектики в виде нысокоэлектропроводных игольчатых включений, укаэанные сплавы обладают сильно выраженной анизотропией свойств. По сути дела такая структура является искусственно анизотропной с большим числом короткозамкнутых в направлении игольчатых включений термопар, и по свойствам аналогична анизотропному монокристаллу с высокой термоэлектрической добротностью.

Особенностью технического решения является то, что н отличие от прототипа, ветви термобатареи рассматриваемого приемника излучения вырезаны из эвтектического сплава под углом 45О к направлению игольчатых включений и выполнены в форме наклонных параллелепипедов, благодаря чему батарея генерирует поперечную термоэдс без наложения магнитного поля.

Конструкция предложенного устройства показана на чертеже.

Термочунствительный элемент приемника состоит из ветвей 1, последо" нательно соединенных посредством электропроводных перемычек 2 в батарею с токосъемными выводами 3. Ветви изготовлены из эвтектического сплава, содержащего игольчатые включения 4. Приемник собран на электроизолиров анной теплоотводящей подложке 5, янляющейся одновременно несущей плитой.

Предлагаемый термоэлектрический приемник излучения работает следующим образом.

Измеряемый лучистый поток Я поглощается зачерненной поверхностью ветвей 1 и в ниде тепловой энергии отводится к подложке 5. Соответственно тепловому потоку в ветвях 1 чувствительного элемента устанавливается определенный градиент температуры. Под действием последнего вследствие наклонного расположения игольчатых включений 4 в искусственно анизотропных ветвях происходит накопление поперечной относительно градиента температуры составляющей термо- эдс, подобно тому, как имеет место, например, в обычной термобатарее с большим числом последовательно соединенных термопар. В результате то867130 б-б

ВНИИПИ Заказ 6741/5 Тираж 841 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 го, что игольчатые включения в смежных ветвях наклонены в противоположные стороны, генерируемые соседними ветвями эдс складываются с помощью перемычек 2 и с токосъемных выводов 3 снимается суммарный сиг- 5 нал.

Полное использование термовоспри нимающей поверхности (вследствие наклонного расположения ветвей меандра), высокая термоэлектрическая до- 10 бротность материала чувствительного элемента и возможность изготовления приемника с большей эффективной длиной ветвей повышают вольтваттную чувствительность приемника и эффективность преобразования в целом. Независимость чувствительности приемника от толщины и ширины ветвей и возможность исполнения чувствительного элемента миниатюрным способствуют увеличению его обнаружительйой способности. Кроме того, по сравнению с прототипом, упрощается конструкция приемника, так как отпадает необходимость в использовании магнита:

Вычокая чувствительность просто) та конструкции и неселективность к длине волны измеряемого излучения в сочетании с малой лучевоспринимающей поверхностью приемника излучения повышают технико-экономическую эффективность его применения з различных областях измерительной техники, регистрация интенсивности излучения импульсных источников, техника инфракрасного обнаружения движущихся объектов, пирометрия, устройства для измерения свойств материалов и т.п.