Болометр с выделенной мишенью

 

(в> SU (и> ЛМЗЗВ А (я) о1 зе

СОЮЗ COSETCKHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ ПЛЬСТВУ (21) 258&535/25 (22) 07.03.78 (4Щ 30.1 3.93 Бюй Na 43-44 (72) Зайцев ГА Коротков ВП; Панкратов НА; Ткаченко АД; Хребтов ИА (Щ БОЛОНА С ВЫДЕЛЕННОЙ МИЩЕНЬЮ (57) 704328

Изобретение относится к области измеp8Hvl$I теплоВых потокОВ излучения, в част" ности к тепловым приамникам излучения, работающим при глубоком охлаждении, и может быть применено для астрофизиче ских исследований, в инфракрасных спектрометрах и другой оптической аппаратуре.

Известны болометры, содержащие чувствительный элемент, выполненный в виде сверхпроводящей пленки, нанесенной на диэлектрическую подложку; подложка подсоединена непосредственно к блоку. Для . пропускания тока смещения термочувстнительная сверхпроводящая пленка снабжена контактными слоями.

Недостатком таких болометров являет. ся то, что излучение поглощается самой сверхпроводящей пленкой. Для полу ания большого поглощения пленку делают тонкой, при этом происходит расширение сверхпроводящего перехода и уменьшение чувствительности.

Известны болометры с выделенной мишенью, содержащие поглощающую фольгу и термодатчик из полупроводника, Недостатком таких балометрон является большая теплоемкость поглощающей фольги.

Известны также болометры с выделенной мишенью, содержащие диэлектрическую подложку, на коropyIo нанесены термочуствительная пленка из снерхпроВодника, снабженная контактными слоями, и поглощающая пленка, Чувствительный элемент болометра выполнен в виде сверхпроводящей алюминиевой пленки, напыленной на подложку из сапфира. Подложка закреплена на теплоотводящем блоке с помощью нейлоновых нитей. Термочунствительная алюминиевая пленка снабжена контактными слоями из сверхпроводящей пленки иэ индия. На противоположную сторону подложки нанесена поглощающая пленка иэ нормального металла-висмута.

Излучение в основном поглощает поглоща. ющая пленка. так как сверхпроводящая пленка по площади значительно меньше первой пленки. Это позволяет использовать более толстые сверхпроводящие пленки в качестве термодатчика, которые имеют Goлее высокий температурный коэффициент сопротивления и обеспечивают большую вольт-ваттную чувствительность и обнаружительную способность. Для стабилизации температуры болометра используется система автоматического регулирования.

Недостатком известных болометров я Вляется нестабильность чувствительности, обусловленная узостью сверхпроводящего перехода и наличием колебаний температуры н криостате, Автоматическое регулирование температуры с использованием проволочного нагревателя, смонтированного на теплоотнодящем блоке, не всегда обе" печинает необходимую точность стабилизации из-за инерционности нагревателя. Тепловая инерция проволочного нагревателя не позволяет компенсировать высокочастотные составляю цие колебаний температуры.

Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона стабилизации вольт-наттной чувствительности болометра.

Поставленная цель достигается тем, что у болометра с выделенной мишенью, содержащего диэлектрическую подложку, на которую нанесены термочувствительная пленка из сверхпроводника, снабженная контактными слоями, и поглощающая пленка, на поглощающую пленку нанесены контактные слои.

На чертеже приведена схема болометра с выделенной мишен ю, общий вид.

Болометр содержит термочувствительну о сверхпронодящую пленку1, которая на, несена на диэлектрическую подложку 2, С другой стороны на подложку нанесена погло-цающая пленка 3 из металла. Термочув3О ствительная и поглощающая пленки снабжены контактными слоями 4, 5, 6 и 7 соответственно..К контактным слоям присоединены токог.роводящие вводы 8, Подложка подвешена на массивном теп3Б лоотнодящем блоке 9 с помощью капроновых нитей 10.

Болометр работает следующим образом, EI.o охлаждают до температуры, соответствующей середине сверхпроводящего перехода термочувствительной пленки I.

Измеряемое излучение, поглощенное пленкой 3, нагревает весь чувствительный элемент. В результате изменяется сопротивление пленки 1, которое регистрируют измерительным устройством, подключенным к болометру через контакты 4 и 5.

Благодаря наличию контактов у поглощающей пленки 3 ее можно использовать как нагреватель болометра, Через контакты

50 6 и 7 пленку 3 включают в систему автоматического регулирования рабочей температуры болометра. При отклонении температуры от заданной электрический ток в пленке 3 — нагревателе — изменяется бб так, что выделяющееся джоулено тепло компенсирует уход температуры от заданного уровня.

Нагреватель н ниде тонкой пленки, имеющей тепловой контакт с той же самой подложкой, на котору о нанесена и термочувствительная пленка, обладает малой инерционностью и бсщьшим коэффициентом теплопередачи. Это позволяет пройэводить регулирование температуры с более высокой точностью. чем зто делается в из- 5 вестных устройствах, испол ьзующих проволочные нагреватели. Кроме этого, расширяется частотный диапазон стабилизации, и можно компенсировать более быстрые температурные флуктуации. Более 10 высокая точность регулирования температуры приводит к повышению стабильности чувствительности болометра. Компенсация температурных флуктуаций способствует снижениюуровня шумов и улучшению поро- 15 га чувствительности.

Применение более стабильных чувствительных приемников излучения расширяет возможности спектральных приборов, в частности повышает их разрешающую способность или при сохранении прежней разрешающей способности ускоряет про- цесс регистрации спектров, что способствует повышению производйтельнрсти труда. (56) Авторское свидетельство СССР

М 266272, кл. 6 01 К 7/22, 1968.

Патент Франции N 2070451, кл. 0 01 J 5/00, 1971.

Second Internatlonil conference and

wlntersehool on Submilllmeter waves апб

their applications. Puerto Всо, 1976, р.64-65.

Формула изобретения

БОЛОМЕТР С ВЫДЕЛЕННОЙ МИШЕНЬЮ, содержащий диэлектрическую подложку, на которую нанесены термочувствит8льная пленка из сверхпроводника, снабженная контактными слоями, и поглощающая пленка, отличающийся тем, что, с

20 целью повышения точности и расширения частотного диапазона стабилизации вольтваттной чувствительности и улучшения порога чувствительности болометра, на поглощающую пленку нанесены контакт25 ные слои.