Болометрическое устройство

ОЮЗ СОВЕТОЦИАЛИСТИЧ ХСКИХ РЕСПУБЯИК ЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение отнонике и может быть испслабых потоков излученидиапазоне. Цель изобрности. Устройство содеметра один из которых атов НА; Ткаченко АД;ОЕ УСТРОЙСТВО сится к измерительной тех- .ользовано для измерения я в широкбм спектральном етения - повышение точржит криостат, два боловыполнен с теплоотводя(и) 1 б 28664 А1 30 щими нитями. Введение тельным элементом сист ратуры, на которой разме изолирующей проютадю 1 слойки, а также выполнен из материала температ тивления которого больш температурного коэффиц тельного элемента друг повысить точностьизмере чения, 1 ил. единои платы с нагреваемы стабилизации темпе щены бопометры, теплотеплоизолирующей проие одного из болометров урный коэффициент сопрое по абсолютной величине иента материала чувствиого болометра, позволяет ния слабых потоков излу 1628664Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения слабых потоков излучения в широком спектральном диапазоне и в астрофизических исследованиях, ИК-спектроскопии, диагностике плазмы и лазерного излучения.Цель изобретения - повышение точности измерений болометрического устройства,На чертеже показана конструкция боло- метрического устройства.Болометрическое устройство содержит криостат 1, включающий, например, азотный сосуд 2 с экраном и гелиевый резервуар 3 с экраном. В криостате выполнены два оптических входных окна 4. С дном резервуара через теплоизолирующую прокладку 5 соединена единая металлическая плата 6, на которой смонтированы полупрОводниковый болометр, состоящий из полупроводникового кристалла 7, теплоотводящих.нитей 8 и базы 9 (приемник первого канала), и сверхпроводниковый болометр, состоящий из сверхпроводящей пленки 10 и твердой подложки 11, между которыми Заключена теплоизолирующая прослойка 12 и нагревательный элемент 13, причем база 9 и подложка 11 имеют идеальный тепловой контакт с единой платой 6.Устройство работает следующим образом,Измеряемое излучение делится на два пучка и модулируется на низкой и высокой частотах (на чертеже делитель и модулятор не показаны). Низкочастотное излучение подается в канал с высокочувствительным, но инерционным полупроводниковым боло- метром. Высокочастотное излучение поступает во второй канал, в котором приемником служит быстродействующйй сверхпроводниковый болометр, Под действием излучения болометры развивают сигналы, которые усиливаются и поступают в усилительно-регистрирующую систему (схе-. ма на чертеже не показана). Одновременно со сверхпроводникового болометра поступает сигнал рассогласования в систему стабилизации температуры (на чертеже не показана).Высокая чувствительность полупровод. никового болометра реализуется эа счет слабой тепловой связи полупроводникового кристалла 7 с базой 9 через теплоотводящие нити 8 и обеспечения температуры, при которой температурный коэффициент сопротивления имеет максимум, Вывод чувствительного элемента болометра в оптимальную по температуре рабочую точку осуществляют подбором тока и тепловой связи при заданном уровне фона. При этом температура базы должн . ть =4,3 К. При температуре гелия в криостате 4,2 К указанная температура единой платы и базы обес печивается теплоизолирующей прокладкой5 между единой платой и дном гелиевого резервуара криостатаБыстродействие второго канала обеспечивается тем, что приемник выполнен на основе тонкой пленки 10 из сверхпроводящего материала, нанесенной непосредственно на массивную подложку 11 через теплоизолирующую прослойку 12, имеющую хороший тепловой контакт с платой 6.16 В качестве сверхпроводящего материалаиспользованы двойные структуры, например, из пленок Рв и Яп, которые имеют температуру перехода из нормального состояния в сверхпроводящее, соответству ющее температуре тепловой базы 9 полупроводникового болометра, при которой обеспечивается максимальная чувствительность полупроводникового болометра,Повышение точности измерений в канале с полупроводниковым болометром, чувствительный элемент которого соединен с единой платой 6 через теплоотводящие ниьти 8, реализуется за счет повышения точноЗ 0 сти стабилизации температуры единойплаты. Стабилизация температуры осуществляется с помощью нагревательного элемента 13, смонтированного на единой плате 6, и теплоизолирующей прокладки 5 между 5 единой платой 6 и дном резервуара криостата. Датчиком температуры единой платы в. системе стабилизации служит сверхпроводящий болометр, чувствительный элемент которого соединен с единой платой 6 через 40 теплоизолирующую прослойку 12, что обеспечивает хорошую тепловую связь между ними и быстродействие этого приемника, Благодаря хорошей тепловой связи температуры чувствительного элемента и единой 4 б платы практически совпадают, При большом температурном коэффициенте сопротивление (ТКС) вблизи рабочей точки болометра его использование в качестве датчика схемы стабилизации температуры 50 позволяет с высокой точностью стабилизировать . температуру единой платы, При этом в предлагаемом устройстве, так как ОЬКЪ (где ан - ТКС материал чувствительного элемента болометра с теплоотво дящими нитями;аь -ТКС материалчувствительного элемента сверхпроводящего болометра), стабилизация температуры болометра с теплоотводящими нитями производится с большой точностью.(56) Хребтов И,А, Сверхпровсдниковые болометры. ПТЭ, М 4, 1984, с. 5.Поломицкий Г.Б. Двухканальный фото- метр для субмиллиметровых и инфрэкрасБОЛОМЕТРИЧ ЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее криостат, два болометра, один из которых выполнен с теплоотводящими нитями, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены единая плата с нагревательным элементом системы стабилизации температуры, теплоизолирующая прокладка, теплоизолирующая прослойка, причем на единой плате, соединенной с дном резервуара криостата через теплоизолируюных наблюдений на БТА в сб. "Теловые приемники излучения", Л, - ГОИ, 1980, с. 142143. щую прокладку, размещены болометры, чувствительный элемент одного иэ которых 10 соединен с единой платой через теплоотводящие нити, а чувствительный элемент другого болометра соединен с единой платой через теплоиэолирующую прослойку и выполнен из материала, температурный 15 коэффициент сопротивления которогобольше по абсолютной величине температурного коэффициента материала чувствительного элемента боломбтра теплоотводящими нитями.