Детектор для измерения физических параметров микрометеоритов
.ДЕТЕКТОР ЛЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НИКРОМЕТЕО- РИТОВ, содержащий подложку, кол- •лектор ионов и источники постоянного напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей детектора, подложка выполнена из двух слоев металла и расположенно'й между ними пленки диэлектрика, причем слои металла соединены с источником постоянного напряжения.
(19) (! 3) СОЮЗ СОВЕТСНИХ
РЕСПУБЛИН (1> Н 01 з 47/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET
ПО ИЗОИ*НЕНИжИ И ОТНРЫТИЯМ
nW ГННТ ССа (21) 2489723/25 (22) 24.05.77 (46) 15.05.92. Бюл. 18 (72) А.К,.Рыбаков, Н.Д.Семкин, И.В,Собачкин и К,A.Ñóðêoâ (53) 621.387.42 (088,8) (56) Назаров Т.Н. и др. "Космические исследования", 1969, v 6, с.795.
С.S.Nilsson. Science, 196á, 153, 1242, Патент США И 3715590 кл. 250-83.32, опублик, 06.02 ° 73 °
Изобретение относится к космической технике, а точнее к детекторам, используемым лля измерения физиче" ских параметров. микрометеоритов на космических аппаратах.
Для изучения свойств метеорной материи наиболее перспективными являются многопараметрические детекторы, которые позволяют измерять не . один (например, энергию), а несколько параметров микрометеоритов (например, энергию, массу, скорость и т,д,).
Известен детектор для измерения энергии микрометеоритов, в котором используется ударное возбуждение люминесценции. Детектор состоит из люминесцентной панели и фотоэлектронного умножителя.
Иввестен также детектор для измерения массы и скорости микрометеоритов, состоящий из двух разнесенных конденсаторов и пьезоэлементов, причем один из конденсаторов и
2 (54)(57) ДЕТЕКТОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МИКРОМЕТЕО"
РИТОВ, содержащий подложку, коллектор ионов и источники постоянного напряжения, о т л и ч а ю " шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей детектора, подложка выполнена из двух слоев металла и расположенной между ними пленки диэлектрика, причем слои металла соединены с источником постоянного напряжения. пьезоэлемент наклеены на единую подложку.
Из существующих детекторов наи" более близким по технической сущности к предложенному является плазменный или ионизационный детектор, который состоит из плоской или сферической подложки, коллектора для сбора положительных ионов (катода), образующихся при высокоскоростном ударе частицы о подложку, и источника постоянного напряжения.
При высокоскоростном ударе метеорной частицы о подложку происходит. ионизация материала1 подложки и частицы. Образовавшиеся положительные ионы собираются коллектором, находящимся под отрицательным потенциалом относительно подложки. Время нарастания переднего фронта -импульса тока пропорционально скорости частицы, а величина импульса токамассе и скорости частицы. Описанный детектор позволяет измерять массу и
3 632264 скорость метеорного тела, и не обеспечивает измерения его плотности.
Целью изобретения является одновременное измерение массы, скорости, энергии и плотности микрометеоритов, т.е. расширение функциональ-," ных возможностей детектора.
Для достижения поставленной цели в детекторе, содержащем подложку и коллектор ионов, подложка изготавливаетсл из p,âóõ слоев металла и лиэлектрика, расположенного между ними, причем слои соединены с источником постоя IHorn напряжения.
На чертеже показана функциональная схема детектора и измерительного устройства .
Детектор содер>кит подложку, состоящу о иэ металлической пленки 1, диэлектрика 2, металлической пластины 3, и коллектор 4 ионов. Между пластиной 3 и пленкой 1 приложено постоянное напряжение от источника
5, в цепь которого включен резистор, соединенный с измерительным устройством 6, (оллектор 4 соединен с устройством 7 служащим для измерения амплитуды и длительности переднего фронта импульса тока.
Толщина 1> пленки 1 выбирается из условия 1>ъ Р, где P - максимальная глубина кратера, образующегося при высокоскоростном ударе.
Толщина 1 пленки 1 выбирается иэ условия h >> Р, где P - максимальная глубина кратера, образующегося при высокоскоростном ударе. Таким обра" эом, диэлектрик во всем рабочем диапазоне не пробивается микрометеоритами. При высокоскоростном уда" ре микрометеорита о подложку (пленку 1) образовавшиеся положительные .ионы под действием электрического поля собираются на коллекторе 4. Одновременно с этим ударная волна распространяется вглубь преграды (через диэлектрик 2), сжимая и маревая материал преграды. На основании исследований свойств материалов под высоким давлением поведение диэлектриков описывается следующим выражением:
R= R. ект
0о
- сопротивление при Т =
ОО
Е - энергия активации — постоянная Больцмана, Т - температура.
Для давлений и температур, возни-
10 кающих при высокоскоростном ударе о полубесконечную преграду, можно записать где R
Вг О4 об р = ------ L V t (2)
V en5 о
0 8.10 P
Т =-- ---------- (3) 5 10
Подставляя равенство (2) в Формулу (3) и полученное выражение Т в формулу (1), находят удельное сопротивление:
- >>, ехр
k 0,8 10зР (4) Описанный детектор позволяет уве" личить число измеряемых параметров.
Он прост по конструкции и может быть изготовлен при существующих технологических методах тонкопленочной микроэлектроники. Детектор является более помехозащищенным за счет совмеЯ щения двух сигналов, полученных на основе двух различных физических явлений.
Проинтегрировав формулу (4) по
Зц толщине диэлектрика, получают выражение для электрического сопротивления диэлектрика в момент возбужде,ния ударной волны. Таким образом, измеряя давление по изменению сопро3> тивления высокоомного резистора, мож-. но определить произведение Ь.У, а, измеряя скорость и массу микрометеорита по амплитуде и скорости нарастания переднего Фронта импульса
gg така, можно определить плотность метеорного тела.
632264
2 7
Корректор Л.Пилипенко
ТехРед М.Моргеитал
Реда ктор О.филиппова
Ф
Заказ 2436 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям нри ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101
