Болометр с выделенной мишенью
Изобретение предназначено дпй работы в качестве приемника теплового излучения и может использоваться для астрофизических исследований. Целью изобетения является повышение быстродействия , обнаружительной способности, упрощение конструкции. Суть изобретения сводится к уменьшению теплоемкости болометра за счет улучшения тепловой связи с теплостоком. 1 зяф-лы, 1 ия
с0103 сОВетских сОцттАлисп1ческих РеспуБлик
fOCVJL4PCTSEHHOE ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ТОСПАТЕНТ СССР)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ « " г Цфф (21) 4147061/25 (22) 01 09.86 (46) 15.1193 Eea Na 41-42 (72) Алешин А.Н„Маляров В.Г„Панкратов НА;
Шпимак И.С. (54) БОЛОМЕТР С ВЫДЕЛЕННОЙ МИШЕНЫ0 (57) Изобретение предназначено для работы в качестве приемника теплового излучения и может ис(ю) Я (и) 1429710 А1 (51) 5 0 01 Л 5 20 пользоваться для астрофизических исследований
Целью изобетения является повышение быстродействия, обнаружительной способности, упрощение конструкции. Суть изобретения сводится к уменьшению теппоемкости болометра за счет улучшения тепловой связи с теплостоком. 1 зл.ф-лы, 1
1429710
Вместе с модулированным излучением фоломатр поглощает и немодулированное
5 излучение фона. Кроме того, в термочувствительном элементе выделяется джоулева мощность постоянного тока смещения, Как показывает теоретический анализ предельных характеристик. полупроводникового
"О криогенного болометра, между поглощенной мощностью излучения фона 0 и джоулевой мощностью P должно выполняться определенное соотношение. В оптимальном режиме P = 0,20, (1); t< К 0 (2), где
4 — размер между. контактами полупроводникового термодатчика, на который наклады. вается условие, связанное с воэможностью проявления эффекта поля; К вЂ” коэффициент, зависящий от величины электрического поля, 2О до которой для.термодатчика справедлив закон Ома.
В ряде задач зону, разделяющую участки поглощающей металлической пленки, необходимо выполнять с расширением в виде
25 прямоугольного окна и на нем Размещать термочувствительный элемент, Один размер окна нужно определять в соответствии с выражением (2), а другой и толщину термочувствительной пленки следует выбирать таким образом, чтобы площадь окна составляла малую долю приемной площадки болометра, а теплоемкость термодэтчика— небольшую часть теплоемкости всего болометра.
Такая конструкция гарантирует минимальную теплоемкость, так как в отличие от известных предложенный болометр помимо принципиально необходимых не имеет ни одного дополнительного элемента„который
4О мог бы увеличить ее значение. Это позволяет максимально повысить чувствительность или быстродействие приемника.
1, БОЛОМЕТР С ВЫДЕЛЕННОЙ МИШ Е Н ЫО, содержащий диэлектрическую подложку, на которой расположены металлическая поглощающая пленка, пленочный термочувствительный элемент, проволочИзобретение относится к тепловым приемникам излучения и может быть использовано в приемных устройствах, предназначенных для астрофизических исследований, спектроскопии, исследований по физике твердого тела, энергообмена в молекулярных пучках, диагностики плазмы.
Целью изобретения является повышение быстродействия, обнаружительной способности и упрощение конструкции, а также предотвращение эффекта поля.
Нэ чертеже изображен болометр с выделенной мишенью.
Болометр содержит сапфировый диск 1, на одну из поверхностей которого напылена металлическая, например танталовая, пленка 2 в виде двух участков, разделенных зоной 3 свободной поверхности сапфира.
Пленочный, например, германиевый термочувствительный элемент 4 расположен на
- ой же поверхности диска таким образом, что участки поглощающей пленки имеют с ним непосредственный, контакт и являются электродами, осуществляющими электрическую связь термочувствительного элемента с проволоками токовыводов 5, Проволоки присоединены к поглощающей пленке, наи ример, методом термокомпрессии или ультразвуковой сварки.
Болометр с выделенной мишенью работает следующим образом, Измеряемое модулированное излучение направляют на непокрытую поверхность сапфирового диска. Излучение частично отражается, частично проходит сквозь диск и металлическую пленку, но большую его часть пленка поглощает, вследствие чего весь болометр испытывает изменение температуры с частотой модуляции потока излучения. Эти температурные вариации приводят к вариациям электрического сопротивления термочувствительного элемента, которые обычным образом преобразуются в электрический сигнал, фиксируем ый каким-либо регистрирующим устройством. В ыходной сигнал всего приемного устройства тем больше, чем больше поглощенная болометром мощность измеряемого излучения, а приемная поверхность используется тем эффективней, чем меньшую площадь занимает терМодатчик, Формула изобретения поглощательная способность которого мала. (56) Richards ВЛ . et at. Composite bolometers
for submit tlmeter wavelengths.— Second ! птегпэИопа1 conference and thur
applications. Puerto Rico, 1976, р. 64.
Torrel P. et al. Low heat capacity Hecoiled bolometers of differentiated
structure.— Infrared Physics, 1978, v, 18, No
5/6. ные токовыводы, отличаЮщийся тем, что, с целью повышения его быстродействия, обнаружительной способности и упрощения конструкции, металлическая поглощающая пленка выполнена в виде двух участков, электрически связанных с пленочным термочувствительным элементом причем пер1429710
Составитель E.ÀíoñoBà
Редактор Т.Юрчикова Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M.Øàðoøè
Тираж Подписное
НПО "Поиск" Роспатента
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Заказ 3244
П оизводственно-издательский комбинат "Патент, г. Уж ор д, у . р . Y г о л.Гага ина, 101 вый и второй участки металлической поглощающей пленки электрически соединены с первым и вторым токовыводами соответственно, а площадьтермочувствительной пленки и зоны, раэ- 5 деляющей поглощающую металлическую пленку на два участка, много меньше сум,марной площади первого и второго участков металлической поглощающей пленки.
2, Болометр по п.1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения эффекта поля в термочувствительном элементе, зона металлической поглощающей пленки выполнена с расширением в виде прямоугольного окна. на котором расположен термочувствительный элемент.
