Магнитотермоэлектрический приемник излучения
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ
Союз Советски к
Социалистичвсиик
1твспубпмк (» > 877366 (81) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22,02,80 (21) 2901608/) 8-) p с присоединением заявки №
1 (23) Приоритет— (5 L ) M. Кл.
G 01 К 17/08 фВ7двфетюипВ4)) кемитет
СССР ав девам взоеретеии)) и отирыткЯ
Опубликовано 30. 10. 8! . Бюллетень № 40 (53) УДК 536. .63(088.8) Дата опубликования описания 30. 1 Q. 8) з
В.Г. Карпенко, Ж.Л. Погурская, Ф.Ф. Леженин " н А.Ае Черноволенко I, I
I.
Инстич ут технической теплофизики АН Украи)тской CCP (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МАГНИТОТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ ПРИЕМНИК
ИЗЛУЧЕНИЯ
Изобретение,относится к тепловьпч и температурным измерениям, а именно, к малоинерционным тепловым детекторам лучистой энергии., Известны устройства для измерения теплового потока, содержащие .термопреобразователи и конструктивно пред-.. ставляющие собой размещенную на теплоотводящей подложке пластину, вырезанную иэ полупроводникового кристалла под углом к главной кристаллографической оси (1 ).
Принцип действия таких термопреобразователей состоит в. том, что вследствие анизотропии термо-ЭДС, пронизывающий монокристалл тепловой поток вызь)вает циркуляцию вихревых термоэлектрических токов, приводящую к появлейию поперечной, относительно направления градиента температуры, составляющей термо-ЭДС.
Недостатком этих устройств является малая эффективность преобразования термо-ЭДС вследствие ограниченного выбора полупроводниковых монокристаллов, обладающих высокой термоэлектрической добротностью в сочетании с сильно выраженной анизотропией свойств.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения теплового потока, содержащее размещенный между полюсами постоянного магнита на изолированной подложке магнитотермочувствительный элемент, лучевоспринимающая поверхность которого перпендикулярна измеряемому потоку излучения (2 ).
Недостатки устройства — низкая чувствительность и малое быстродействие приемника, обусловленные появлением дислокаций при выращивании эвтектик и InSb-N)Sb, возникающих при направленной кристаллизации игольчатых включений, что приводит к частичному шунтированию генерируемой в поперечном направлении ЭДС, и магнитотермочувствительный элемент не может
8773 быть выполнен в виде тонкой пленки, что ограничивает его быстродействие.
Цель изобретения — увеличение чувствительности и повышение быстродействия устройства.
Указанная цель достигается тем, что в устройстве чувствительный элемент выполнен в виде растровой решетки, покрытой слоем полупроводникового материала и состоящей из параллельных полосок высокоэлектропроводного металла, ориентированных вдоль магнитных линий и образующих.с материалом покрытия батарею параллельно включенных короткозамкнутых мермопар.
На чертеже приведена конструкция устройства, Устройство содержит растровую решетку 1 и полупроводниковый слой 2, нанесенный на изолирующий слой 3 теплоотводящей подложки 4. Чувствительный элеэлемент приемника с токосъемными выводами 5 размещен в зазоре между, полюсами постоянного магнита таким .образом, что полоски растровой решетки направлены вдоль силовых линий магнитного поля. Лучевоспринимающая поверхность приемника покрыта слоем черни
6 и ориентирована перпендикулярно подающему потоку излучения Q
Устройство работает следующим образом.
Измеряемый лучистый поток Q поглоща ется зачерненной поверхностью прием35. ника 6 и в виде тепловой энергии отводится к йодложке 4. При этом термочувствйтельном слое преобразователя устанавливается соответствующий потоку тепла градиент температуры. Под дей40 ствием последнего в полупроводниковом слое 2 и в растровой решетке 1 в направлении градиента температуры образуются замкнутые вихревые термоэлектрические токи, причем носители в
45 полупроводниковом слое и материале растровой решетки движутся в противоположных направлениях. Наложение магнитного поля в направлении, перпендикулярном движению носителей приводит к тому, что под действием силы Лорен 50 . ца носители отклоняются в противопо-. ложные стороны. Однако, вследствие того, что материалом растровой решетки служит металл, а промежутки за полнены полупроводником, концентрация носителей в котором на 5-,6 порядков ниже, чем в материале растровой
: решетки, имеет место значительная бб,, 4 разность скоростей носителей в них.
Это приводит к тому, что под действием силы Лоренца, величина которой пропорциональна скорости движения зарядов в магнитном поле, отклонение носителей практически происходит лишь в. полупроводниковом слое, а полоски растровой решетки как бы выполняют роль коммутационных перемычек. В дан", ном случае роль анизотропии, обуславливающей появление поперечной составляющей ЭДС, играют магнитное
l поле и чередующиеся участки полупроводника и растровой решетки. Возникаю- щая при этом разность потенциалов, поперечная относительно градиента температур и направления магнитного поля, пропорциональна плотности измеряемого лучистого потока и служит.
его мерой.
Благодаря тому,,что чувствительный элемент предлагаемого магнито-
1 термоэлектрического приемника излучения выполнен в виде пленочного покрытия малой толщины, значительно уменьшается теплоемкость чувствительного слоя и, тем самыми, повышается его быстродействие. Так, например, для приемника с висмутовым покрытием толщиной 3 мкм на растровой решетке из серебра постоянная времени детектора составляет менее 5 мс.
Так как чувствительность приемника не зависит от толщины и ширины термочувствительного слоя, а размеры и . конфигурация чувствительного элемента технологически не ограничены, последний .может быть миниатюрных размеров и в то же.время с большой эффективной длиной ветви,:вдоль которой происходит накопление генерируемого сигнала, вследствие чего достигается высокая. вольт-ваттная чувствительность приемника к.измеряемому лучистому потоку.
Формула изобретения
Магнитотермоэлектрический приемник излучения, содержащий размещенный между полюсами постоянного магнита
HB изолированной теплоотводящей подложке магнитотермочувствительный элемент, лучевоспринимающая поверхность которого перпендикулярна измеряемому потоку излучения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения быстродействия, магнитотермочувствитель.—
2. Патент США У 3343009, кл. H 02 и 3/00, 1964 (прототип) .
ДмД
Составитель М, Вабищевич
Редактор С. Крупенина Техред А.Бабинец Корректор,М. Шароши
Заказ 9602/65 Тираж 910 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
87736 ный элемент выполнен в виде растровой решетки, покрытой слоем полупроводникового материала и состоящей из параллельных полосок высокоэлектропро." водного металла ориентированных вдоль магнитных силовых линий и образующих с материалом покрытия батарею параллельно включенных короткозамкнутых термопар.
6 6
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
11 240065, кл. Н 01 L 37/00, 1962.
