Магнитотермоэлектрический приемник излучения

Магнитотермоэлектрический приемник излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистичвсиик

1твспубпмк (» > 877366 (81) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22,02,80 (21) 2901608/) 8-) p с присоединением заявки №

1 (23) Приоритет— (5 L ) M. Кл.

G 01 К 17/08 фВ7двфетюипВ4)) кемитет

СССР ав девам взоеретеии)) и отирыткЯ

Опубликовано 30. 10. 8! . Бюллетень № 40 (53) УДК 536. .63(088.8) Дата опубликования описания 30. 1 Q. 8) з

В.Г. Карпенко, Ж.Л. Погурская, Ф.Ф. Леженин " н А.Ае Черноволенко I, I

I.

Инстич ут технической теплофизики АН Украи)тской CCP (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МАГНИТОТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ ПРИЕМНИК

ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение,относится к тепловьпч и температурным измерениям, а именно, к малоинерционным тепловым детекторам лучистой энергии., Известны устройства для измерения теплового потока, содержащие .термопреобразователи и конструктивно пред-.. ставляющие собой размещенную на теплоотводящей подложке пластину, вырезанную иэ полупроводникового кристалла под углом к главной кристаллографической оси (1 ).

Принцип действия таких термопреобразователей состоит в. том, что вследствие анизотропии термо-ЭДС, пронизывающий монокристалл тепловой поток вызь)вает циркуляцию вихревых термоэлектрических токов, приводящую к появлейию поперечной, относительно направления градиента температуры, составляющей термо-ЭДС.

Недостатком этих устройств является малая эффективность преобразования термо-ЭДС вследствие ограниченного выбора полупроводниковых монокристаллов, обладающих высокой термоэлектрической добротностью в сочетании с сильно выраженной анизотропией свойств.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения теплового потока, содержащее размещенный между полюсами постоянного магнита на изолированной подложке магнитотермочувствительный элемент, лучевоспринимающая поверхность которого перпендикулярна измеряемому потоку излучения (2 ).

Недостатки устройства — низкая чувствительность и малое быстродействие приемника, обусловленные появлением дислокаций при выращивании эвтектик и InSb-N)Sb, возникающих при направленной кристаллизации игольчатых включений, что приводит к частичному шунтированию генерируемой в поперечном направлении ЭДС, и магнитотермочувствительный элемент не может

8773 быть выполнен в виде тонкой пленки, что ограничивает его быстродействие.

Цель изобретения — увеличение чувствительности и повышение быстродействия устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве чувствительный элемент выполнен в виде растровой решетки, покрытой слоем полупроводникового материала и состоящей из параллельных полосок высокоэлектропроводного металла, ориентированных вдоль магнитных линий и образующих.с материалом покрытия батарею параллельно включенных короткозамкнутых мермопар.

На чертеже приведена конструкция устройства, Устройство содержит растровую решетку 1 и полупроводниковый слой 2, нанесенный на изолирующий слой 3 теплоотводящей подложки 4. Чувствительный элеэлемент приемника с токосъемными выводами 5 размещен в зазоре между, полюсами постоянного магнита таким .образом, что полоски растровой решетки направлены вдоль силовых линий магнитного поля. Лучевоспринимающая поверхность приемника покрыта слоем черни

6 и ориентирована перпендикулярно подающему потоку излучения Q

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый лучистый поток Q поглоща ется зачерненной поверхностью прием35. ника 6 и в виде тепловой энергии отводится к йодложке 4. При этом термочувствйтельном слое преобразователя устанавливается соответствующий потоку тепла градиент температуры. Под дей40 ствием последнего в полупроводниковом слое 2 и в растровой решетке 1 в направлении градиента температуры образуются замкнутые вихревые термоэлектрические токи, причем носители в

45 полупроводниковом слое и материале растровой решетки движутся в противоположных направлениях. Наложение магнитного поля в направлении, перпендикулярном движению носителей приводит к тому, что под действием силы Лорен 50 . ца носители отклоняются в противопо-. ложные стороны. Однако, вследствие того, что материалом растровой решетки служит металл, а промежутки за полнены полупроводником, концентрация носителей в котором на 5-,6 порядков ниже, чем в материале растровой

: решетки, имеет место значительная бб,, 4 разность скоростей носителей в них.

Это приводит к тому, что под действием силы Лоренца, величина которой пропорциональна скорости движения зарядов в магнитном поле, отклонение носителей практически происходит лишь в. полупроводниковом слое, а полоски растровой решетки как бы выполняют роль коммутационных перемычек. В дан", ном случае роль анизотропии, обуславливающей появление поперечной составляющей ЭДС, играют магнитное

l поле и чередующиеся участки полупроводника и растровой решетки. Возникаю- щая при этом разность потенциалов, поперечная относительно градиента температур и направления магнитного поля, пропорциональна плотности измеряемого лучистого потока и служит.

его мерой.

Благодаря тому,,что чувствительный элемент предлагаемого магнито-

1 термоэлектрического приемника излучения выполнен в виде пленочного покрытия малой толщины, значительно уменьшается теплоемкость чувствительного слоя и, тем самыми, повышается его быстродействие. Так, например, для приемника с висмутовым покрытием толщиной 3 мкм на растровой решетке из серебра постоянная времени детектора составляет менее 5 мс.

Так как чувствительность приемника не зависит от толщины и ширины термочувствительного слоя, а размеры и . конфигурация чувствительного элемента технологически не ограничены, последний .может быть миниатюрных размеров и в то же.время с большой эффективной длиной ветви,:вдоль которой происходит накопление генерируемого сигнала, вследствие чего достигается высокая. вольт-ваттная чувствительность приемника к.измеряемому лучистому потоку.

Формула изобретения

Магнитотермоэлектрический приемник излучения, содержащий размещенный между полюсами постоянного магнита

HB изолированной теплоотводящей подложке магнитотермочувствительный элемент, лучевоспринимающая поверхность которого перпендикулярна измеряемому потоку излучения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения быстродействия, магнитотермочувствитель.—

2. Патент США У 3343009, кл. H 02 и 3/00, 1964 (прототип) .

ДмД

Составитель М, Вабищевич

Редактор С. Крупенина Техред А.Бабинец Корректор,М. Шароши

Заказ 9602/65 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

87736 ный элемент выполнен в виде растровой решетки, покрытой слоем полупроводникового материала и состоящей из параллельных полосок высокоэлектропро." водного металла ориентированных вдоль магнитных силовых линий и образующих с материалом покрытия батарею параллельно включенных короткозамкнутых термопар.

6 6

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 240065, кл. Н 01 L 37/00, 1962.