Термопара

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению криогенных температур с помощью термопар. Целью изобретения является повышение Чувствительности термопары в диапазоне криогенных температур. В термопаре положительный термоэлектрод выполнен из полупроводникового материала на основе теллурида свинца, имеющего формулу РЬТе. в который дополнительно вводят акцепторную примесь элементов 1 и III групп периодической системы элементов в следующем соотношении ингредиентов, мас.%: таллий 0,612 - 1,220; натрий 0,034 - 0,14р, теллурид свинца остальное. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4829989/10 (22) 29.05.90 (46) 30.06,92. Бюл, N. 24 (71) Институт прикладной физики АН МССР (72) В.Ф,Банарь„M.Ï.Áîéêî, Е.А.Засавицкий и К.И.Слободенюк . (53) 536.532 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1120183, кл. 6 Ol К 7/02, 1983, Орлова M.Ï., Погорелова 0;Ф., Улыбин С;А.

Низкотемпературная термометрия. М,: Энергоатомиздат; 1987, с.212.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике измерения криогенных температур с помощью термопар.

Известна термопара для измерения низких температур, содержащая. отрицательный электрод, выполненный из сплава на основе меди, и положительный элекгрод из меди.

Недостатком этой термопары является невысокая чувствительность в области криогенных температур — не выше 15 мкВ/К.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является термопара, отрицательный электрод которой выполнен из сплава на основе золота с добавкой железа, а положительный — из меди.

Недостатком известной термопары является невысокая чувствительность в области гелиевых температур (максимальная чувствительность не более 20 мкВ/К), обусЯЛ,, 1744517 А1 (54) ТЕРМОПАРА (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению криогенных температур с помощью термопар.

Целью изобретения является повышение

Чувствительности тер1лопары в диапазоне криогенных температур. В термопаре положительный термоэлектрод выполнен из полупроводникового материала на основе теллурида свинца, имеющего формулу

PbTe. в который дополнительно вводят акцепторную примесь элементов 1 и III групп периодической системы элементов в следующем соотношении ингредиентов, мас, j: таллий 0,612 — 1,220: натрий 0,034 — 0,140, теллурид свинца остальное. 1 ил, ловленная малой величиной абсолютной С термоЭДС меди в этой области температур (Ч мкВ/К).

Цель изобретения — повышение чувствительности в диапазоне криогенных температур.

Поставленная цель достигается тем, что в положительный термоэлектрод из полупроводникового материала на основе теллурида свинца, легированного таллием и (Л натрием, при следующем соотношении ингредиентов, мас,%: 4

Талл ий . 0,612 — 1,220

Натрий 0,034 — 0.140

Теллурид свинца Остальное

В таблице 1 приведены данные о чувствительности предлагаемой термопары при

Т = 10 К, из которой видно, что наиболее оптимальными свойствами обладает термопара, имеющая положительный электрод, описываемый формулой

Ро0,975 TI0,01 N80.015 Те.

1744517

На чертеже представлен график температурной зависимости чувствительности предлагаемой термопары, Предлагаемая термопара имеет высокую чувствительность в интервале 4,2 — 77 К, чув- 5 ствительность термопары при криогенных температурах превосходит чувствительность известных термопар. что обусловлено большей величиной положительной термоЭДС теллурида свинца, легированного одновре- 10 менно таллием и натрием, по сравнению с медью.

Использование в качестве положительного электрода теллурида свинца с концентрацией таллия ниже 0,612 мас. и натрия 15 менее 0,034 мас. приводит к значительному снижению величины абсолютной термоЭДС материала. Применение теллурида свинца с концентрацией примеси таллия, превышающей 1,22 мас, и натрия более 20

0,14 мас. также приводит к снижению величины термоЭДС, что обусловлено следующим.

Легирование теллурида свинца таллием приводит к возникновению в валентной зо- 25 не полосы квазилокальных состояний на фоне разрешенного зонного спектра.

Введение дополнительно акцепторной примеси натрия с высокой растворимостью, позволяет создавать концентрацию дырок, 30 варьирующую в широких пределах, что дает возможность изменять положение уровня

Ферми относительно полосы квазилокальных состояний, Сканирование уровнем

Ферми по полосе квазилокальных состоя- 35 ний позволяет управлять процессом резонансного рассеяния, которое в зависимости от взаимного положения середины примесной полосы и уровня Ферми может обеспечивать вклад противоположного знака в 40 суммарную термоЭДС при более чем половинном заполнении примесной полосы таллия. При этом чувствительность материала возрастает с удалением уровня Ферми от середины примесной полосы по энергии. 45 . Образцы были приготовлены методом заполн.ния твердых кварцевых капилляров расплавом Р01-х-уТ!х Ма Те под давлением с последующей его к зисталлизациеи. синтез исходного вещества, отвечающего приведенной химической формуле, осуществляли сплавлением исходных компонентов (РЬ, TI, Na, Те), взятых в соответствующей пропорции, по известной ме1одике получения соединений.типа А В .

Типичная экспериментальная зависимость чувствительности от температуры приведена на чертеже. При понижении температуры наблюдается падение чувствительности, которое при некоторой температуре сменяется ростом. Дальнейшее уменьшение температуры опять приводит к падению чувствительности, Это обусловлено возникновением на фоне разрешенного зонного спектра полосы квазилокальных состояний, сканирование по которой и приводит к наблюдаемому явлению.

Предлагаемая термопара, имеющая положительный электрод на основе теллурида свинца, легированного таллием и натрием, отличается от известных термопар более высокими значениями чувствительности в области гелиевых и водородных температур. Это обеспечивает широкие возможности для использования предлагаемой термопары в низкотемпературной термометрии.

Формула изобретения

Термопара, содержащая отрицательный.электрод, выполненный на основе золота, содержащего железо в количестве 0,02—

0,07 мас,, и положительный термоэлектрод, отличающаяся тем, что, с целью повышения чувствительности в диапазоне криогенных температур, положительный термозлвктрод выполнен из материала на основе теллурида свинца, легированного таллием и натрием, при следующем соотношении ингредиентов, мас. :

Талл ий 0,612 — 1,220

Натрий 0,034 — 0,140

Теллурид свинца -Остальное

1744517

8,пк6/К

Составитель Л,Балянина

Редактор М.Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Заказ 2189 Тираж ПоДписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101