Болометрическое устройство
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения слабых потоков излучения в широком спектральном диапазоне. Цель изобретения - повышение точности Устройство содержит криостат. два болометра , один из которых выполнен с теплоотводящими нитями. Введение единой платы с нагревательным элементом системы стабилизации темпе-- ратуры, на которой размещены болометры, теплоизолирующей прокладки, теплоизолирующей прослойки , а также выполнение одного из болометров из материала, температурный коэффициент сопротивления которого больше по абсолютной величине температурного коэффициента материала чувствительного элемента другого болометра, позволяет повысить точность измерения слабых потоков излучения 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4625425/25 (22) 27;1 2,88 (4S) 30.10.93 Бюл. Иа 39-40 (72) Нарыкин Н.И„Панкратов НА; Ткаченко АД;
Хребтов ИА (54) БОЛОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к измерительной тех-нике и может быть использовано для измерения слабых потоков излучения в широкбм спектральном диапазоне. Цель изобретения — повышение точности. Устройство содержит криостат, два болометра, один из которых выполнен с теплоотводя(в) SU (и) 1б28664 А1 (51) 01 30 щими нитями. Введение единой платы с нагревательным элементом системы стабилизации темпе-- ратуры, на которой размещены бопометры, теплоизолирующей проютадки теплоизолирующей прослойки, а также выполнение одного из болометров из материала, температурный коэффициент сопротивления которого больше по абсолютной величине температурного коэффициента материала чувствительного элемента другого болометра, позволяет повысить точность измерения слабых потоков излучения. 1 ил.
1628664
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения слабых потоков излучения в широком спектральном диапазоне и в астрофизических исследованиях, ИК-спектроскопии, диагностике плазмы и лазерного излучения.
Цель изобретения — повышение точности измерений болометрического устройства, На чертеже показана конструкция болометрического устройства.
Болометрическое устройство содержит криостат 1, вклй>чающий, например, азотный сосуд 2 с экраном и гелиевый резервуар 3 с экраном. В криостате выполнены два оптических входных окна 4. С дном резервуара через теплоизолирующую прокладку 5 соединена единая металлическая плата 6, на которой смонтированы полупрОводниковый болометр, состоящий из полупроводникового кристалла 7, теплоотводящих.нитей
8 и базы 9 (приемник первого канала), и сверхпроводниковый болометр, состоящий из сверхпроводящей пленки 10 и твердой подложки 11, между которыми Заключена теплоизолирующая прослойка 12 и нагревательный элемент 13, причем база 9 и подложка 11 имеют идеальный тепловой контакт с единой платой 6.
Устройство работает следующим образом, Измеряемое излучение делится на два пучка и модулируется на низкой и высокой частотах (на чертеже делитель и модулятор не показаны). Низкочастотное излучение подается в канал с высокочувствительным, но инерционным полупроводниковым болометром. Высокочастотное излучение поступает во второй канал, в котором приемником служит быстродействующйй сверхпроводниковый болометр, Под действием излучения болометры развивают сигналы, которые усиливаются и поступают в усилительно-регистрирующую систему (cxe= ма на чертеже HB показана). Одновременно со сверхпроводникового болометра поступает сигнал рассогласования в систему стабилизации температуры (на чертеже не показана).
Высокая чувствительность полупроводникового болометра реализуется за счет слабой тепловой связи полупроводникового кристалла 7 с базой 9 через теплоотводящие нити 8 и обеспечения температуры, при которой температурный коэффициент сопротивления имеет максимум, Вывод чувствительного элемента болометра в оптимальную по температуре рабочую точку осуществляют подбором тока и тепловой связи при заданном уровне фона. При этом температура базы должн;...- ть =4,3 К. При температуре гелия в криостате 4,2 К указанная температура единой платы и базы обеспечивается теплоизолирующей прокладкой
5 между едийой платой и дном гелиевого резервуара криостата.
Быстродействие второго канала обеспечивается тем, что приемник выполнен на основе тонкой пленки 10 из сверхпроводящего материала, нанесенной непосредственно на массивную подложку 11 через теплоизолирующую прослойку 12, имеющую хороший тепловой контакт с платой 6.
1Б В качестве сверхпроводящего материала использованы двойные структуры, например, из пленок Рв и Sn, которые имеют температуру перехода из нормального состояния в сверхпроводящее, соответству20 ющее температуре тепловой базы 9 полупроводникового болометра, при которой обеспечивается максимальная чувствительность полупроводникового болометра.. Повышение точности измерений в канале с полупроводниковым болометром, чувствительный элемент которого соединен с единой платой 6 через теплоотводящие ни.ь ти 8, реализуется за счет повышения точноЗ0 сти стабилизации температуры единой платы. Стабилизация температуры осуществляется с помощью нагревательного элемента 13, смонтированного на единой плате
6, и теплоизолирующей прокладки 5 между 5 единой платой 6 и дном резервуара криостата. Датчиком температуры единой платы в . системе стабилизации служит сверхпроводящий болометр, чувствительный элемент которого соединен с единой платой 6 через
40 теплоизолирующую прослойку 12, что обеспечивает хорошую тепловую связь между ними и быстродействие этого-приемника, Благодаря хорошей тепловой связи температуры чувствительного элемента и единой
4Б платы практически совпадают, При большом температурном коэффициенте сопротивление (ТКС) вблизи рабочей точки болометра его использование в качестве датчика схемы стабилизации температуры
50 позволяет с высокой точностью стабилизировать . температуру единой платы, При этом в предлагаемом устройстве, так как (сЬ I> КЪ! (где ан — ТКС материал чувствительного элемента болометра с теплоотво55 дящими нитями;аь -ТКС материал чувствительного элемента сверхпроводящего болометра), стабилизация температуры болометра с теплоотводящими нитями производится с большой точностью.
1628664
Формула изобретения
Составитель Е.Аносова
Техред M.Mîðãåíòàë
Корректор l М.Керецман
Редактор Г.Мозжечкова
Заказ 3193
Тираж Подписное
КПО "Поиск" Роспатента
113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., 4/5,Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 (56) Хребтов И.А. Сверхпровсдниковые болометры. ПТЭ, М 4, 1984, с. 5.
Поломицкий Г.Б. Двухканальный фотометр для субмиллиметровых и инфракрасБОЛОМЕТРИЧ ЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее криостат, два болометра, один из которых выполнен с теплоотводящими нитями, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены единая плата с нагревательным элементом системы стабилизации температуры, теплоизолирующая прокладка, теплоизолирующая прослойка, причем на единой плате, соединенной с дном резервуара криостата через теплоизолируюных наблюдений на БТА в сб. "Теловые приемники излучения". Л. — ГОИ, 1980, с. 142143. щую прокладку, размещены болометры, чувствительный элемент одного иэ которых
10 соединен с единой платой через теплоотводящие нити, а чувствительный элемент другого болометра соединен с единой платой через теплоиэолирующую прослойку и выполнен из материала, температурный
15 коэффициент сопротивления которого больше по абсолютной величине температурного коэффициента материала чувствительного элемента боломйтра теплоотводящими нитями.
