Приемник инфракрасного излучения

 

Использование: измерительная техника , измерение инфракрасного излучения. Сущность изобретения: устройство содержит пьезоэлектрическую пластину из ниобата лития , повернутого на 128°УХ- среза, на которой расположена встречно штыревая резонансная структура, на приемной поверхности нанесено покрытие из антимонида индия.

СОЮЗ СОВЕ t(;ÊÈÕ сОциАлистичкских

РЕСПУБЛИК (я>з G 01 J 5/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ

h (21) 4725576/25 (22) 26.07.89 (46) 07,04.93.Бюл.N 13 (71) Научно-исследовательский технологический институт "Темп" (72) Я.И;Лепих (56) Малов B.В.Пьезорезонансные датчики.

M,: Энергия, 1978 с.248.

Патент Великобритании ¹ 2019567, кл, G 01 К 11/26, 1979.

Изобретение относится к области приборостроения и акустоэлектроники, в частности, к конструкции датчиков температуры; построенных на резонаторах на поверхностных акустических волнах и может быть использовано в радиоэлектронике, робототехнике и других

- отраслях промышленности, Целью изобретения является повыше, ние чувствительности.

На фиг.1 и 2 схематично показана конструкция датчика, Датчик (фиг.1) содержит пьезоэлектрическую пластину t, выполненную из материала, прозрачного для ИК излучения и обладающего большим температурным коэффициентом частоты (ТКЧ), например ниобата лития (LiNbOa) повернутого под углом

128 УХ-среза, встречно-штыревой резонансной структуры 2, 3, изготавливаемой методами тонкопленочной технологии, и тОнкого слоя чувствительного к ИК излучению мате. риала.4, например антимонида индия (JnSb), нанесенного из газовой фазы либо методом вакуумного переплава на область встречно-штыревой резонансной структуры и акустического канала, Выводы встречноштыревого преобразователя (ВШП) 2 датчи50 1807321 А1 (54) ПРИЕМНИК ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Использование: измерительная техника, измерение инфракрасного излучения, Сущность изобретения; устройство содержит пьезоэлектрическую пластину из ниобата лития, повернутого на 128"УХ вЂ” среза, на которой расположена встречно штыревая резонансная структура, на приемной поверхности нанесено покрытие из антимонида индия, ка включены в цепь обратной связи усилителя 5, образуя генератор на ПАВ, выход которого подключен через фильтр нижних частот 6 к регистратору. Датчик может быть откалиброван так. что регистратор будет показывать значения температуры ИК источника. В датчике используется эффект из= . менения скорости распространения поверхностных акустических волн (ПАВ) под воздействием температуры на пьезоэлектрическую пластину (звукопровод).

Изготавливается датчик методами груп- ( павой тонкопленочной технологии, что обуславливает его высокую технологичность.

Датчик работает следующим образом.

При подаче электрического сигнала на ВШП

2 в пьезоэлектрическом звукопроводе возбуждаются ПАВ, распространяющиеся в обе стороны от В ШП, отражаются от отражателей .

3, образующих резонирующую полость, и возвращаются на В ШП, При определенном соотношении размеров резонансной полости и рабочей частоты, определяющейся расстоянием между электродами ВШП и скоростью распространения ПАВ в материале пьезоэлектрического звукопровода, а также вследствие обратимости пьезоэффекта имеет

1807321 мес электрический резонанс. Температурная стабильность характеристик ПАВрезонатора определяется главным образом температурной стабильностью электрофиэических параметров пьезоматериала, В нашем случае в качестве пьезоэлектрического эвукопровода выбран ниобат лития (ЫМЬОз) повернутого под углом 128" УХ-среза, имеющего высокую чувсгвительность к температуре (ТКЧ=69 10 6/ С) и являющегося в то же время практически не чувствительным к

И К лучам, Причем зависимость скорости ПАВ от температуры имеет линейный характер. . В отсутствии ИК излучения резонатор имеет резонансную частоту, заданную конструктивными размерами его элементов и температурой окружающей среды, При включении ИК излучения (фиг.2, обозначено Ы) слой JnSb, покрывающий область эвукопровода с встречно-штыревой структурой, поглощает ИК и разогревает его, изменяя тем самым величину скорости распространения

ПАВ, Причем для изменения скорости ПАВ достаточно разогреть только поверхностный слой звукопровода, примерно равный длине акустической волны А, в котором сосредоточена основная часть энергии

ПАВ, чем обеспечивается малая инерционность датчика, особенно необходимая в случае измерения параметров импульсных источников.

Избирательность датчиков к ИК излучению обеспечивается слоем чувствительного к

ИК излучению материала, а диапазон спектральной чувствительности датчика устанавливается путем выбора соответствующего слоя материала. Спектральный диапазон чувствительности JnSb составляет 3-5 мкм, Изменение скорости ПАВ, таким образом, приводит к соответствующему изменению резонансной частоты ПАВ-резонатора, что является выходным сигналом датчика, эависящим от инерционности ИК излучения.

ПАВ-резонатор включен в схему генератора, как это описано выше. Такая схема для обработки сигналов имеет ряд известных преимуществ, Изготовлены экспериментальные образцы датчика со звукопроводом из LiNbOa повернутого на 128 УХ-среза и слоем JnSb. Резонансная частота ПАВ-резонатора 70 МГц. Чувствительность датчика составляет 5142 Гц/"С; точность измерения

0,1 С, верхний предел измерения температуры в основном определяется температурными характеристиками материала чувствительного к ИК лучам слоя, поскольку

"5 точка Кюри пьезоэлектрической пластины равна -1200 С, Предлагаемый датчик в сравнении с прототипом имеет существенные преимущества по чувствительности и иэбиратель20 ности. Его применение в приборостроении обеспечивает существенное повышение метрологического уровня и эксплуатационных характеристик аппаратуры, Ожидаемый экономический эффект от внедрения в про25 изводство предложенного датчика может быть достигнут эа счет снижения трудоемкости изготовления датчика групповыми методами. В 1990г. планируется проведение опытно-конструкторской работы с целью

З0 внедрения датчика в.производство, Формула изобретения

Приемник инфракрасного излучения, содержащий пьезоэлектрическую пластину

Ç5 и расположенную на ней встречно-штырьевую резонансную структуру, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения чувствительности пьезоэлектрическая пластина выполнена из ниобата лития, повер40 дутого под углом 128 УХ-среза, а на поглощающую поверхность приемника нанесено покрытие иэ атимонида индия.

1007321

Фиг.Я

Составитель Я, Лепих

Техред М.Моргентал Корректор С. Пекарь

Редактор

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

Заказ 1373 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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