Приемник инфракрасного излучения

СОЮЗ СОВЕ СКИХсОциАлистичкскиРЕСПУБЛИК 9) Н 1) 1,3 5/18 кг,1 г ;, ф,ОПИСА СНОГО ИЗЛУ(54) П ЧЕНИ (57) И ка, из ность пьезоэ тия, по ра спал струк покры РИЕМНИК ИНФРАКРА Я спользование: измеримерение инфракрасного и изобретения; устройс лектрическую пластину вернутого на 128"УХ - ср ожена встречно штыревтура, на приемной поверхтие из антимонида инди ельная технизлучения, Сущтво содержит из ниобатэ лиеза, нэ которой ая резонансная ности нанесено нологи датчики. 567,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(56) Малов В. В,ПьезорезонансныеМ,: Энергия, 1978 с.248.Патент Великобритании (ч. 20601 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 повышение чувствительности.Нэ фиг.1 и 2 схематично показана конструкция датчика,Датчик (фиг,1) содержит пьезоэлектрическую пластину 1, выполненную из материала, прозрачного для ИК излучения и обладающего большим температурным коэффициентом частоты (ТКЧ), например ниобата лития (ОЙЬОз) повернутого под углом 128 УХ-среза, встречно-штыревой резонансной структуры 2, 3, изготавливаемой методами тонкопленочной технологии, и тбнкогб слоя чувствительного к ИК излучению материала.4, например антимонида индия (ЗпЯЬ), нанесенногоиз газовой фазы либо методом вакуумного переплава на область встречно-штыревой резонансной структуры и акустического канала, Выводы встречноштыревого преобразователя (ВШП) 2 датчика включены в цепь обратной связи усилителя 5, образуя генератор на ПАВ, выход кото-Я рого 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 пьезоэлект-. - й рическую пластину (звукопровод),ООИзготавливается 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 воз- д вращаются 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 вслед-ствие обратимости пьезоэффекта имеетмес. электрический резонанс, Температурная стабильность характеристик ПАВ- резонатора определяется главным образом температурной стабильностью электрофиэических параметров пьезоматериала, В нашем случае в качестве пьезоэлектрического эвукопровода выбран ниобат лития (ОМЬОз) повернутого под углом 128" УХ-среза, имеющего высокую чувсгвительность к температуре (ТКЧ=69 10/С) и являющегося в то же время практически не чувствительным к И К луцам, 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 ЬУ) слой ЗпЯЬ, 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 обеспецивается слоем чувствительного к ИК излучению материала, а диапазон спектральной чувствительности датчика устанавливается путем выбора соответствующего слоя материала. Спектральный диапазон чувствительности ЗпЯЬ 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 5 преимуществ, Изготовлены экспериментальные образцы датчика со звукопроводом из ОЙЬОэ повернутого на 128 УХ-среза и слоем 3 пЯЬ, Резонансная частота ПАВ-резонатора 70 МГц. Чувствительность датчика 10 составляет 5142 Гц/"С; точность измерения0,1 С, верхний предел измерения температуры в основном определяется температурными характеристиками материала чувствительного к ИК лучам слоя, поскольку 15 тоцка Кюри пьезоэлектрической пластиныравна -1200 С,Предлагаемый датчик в сравнении спрототипом имеет существенные преимущества по чувствительности и иэбиратель ности. Его применение в приборостроенииобеспечивает существенное повышение метрологического уровня и эксплуатационных характеристик аппаратуры, Ожидаемый экономический эффект от внедрения в про изводство предложенного датцика можетбыть достигнут эа счет снижения трудоемкости изготовления датчика групповыми методами. В 1990 г. планируется проведение опытно-конструкторской работы с целью З 0 внедрения датчика в. производство,формул а и зо брет ения Приемник инфракрасного излучения,содержащий пьезоэлектрическую пластину З 5 и расположенную на ней встречно-штырьевую резонансную структуру, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности пьезоэлектрическая пластина выполнена из ниобата лития, повер дутого под углом 128 УХ-среза, а напоглощающую поверхность приемника нанесено покрытие иэ атимонида индия.1807321 фиг.Составитель Я, ЛепихТехред М,Моргентал Корректор С, Пека едакт Заказ 1373 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10