Термоэлектрический приемник излучения

А ОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ1 ОСУДАРСТЯЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ Ъвидетель Ь 37/00, 122315, опублик. 76 РМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИЕМсодержащий теплоотжку, раэмещенную на ую стенку иэ бинарн ней ого(71) Институт техники АН Украинской С(59 6 01 К 7 Ог Н 01 Ь 37/04 эвтектического сплава на основе АА В" или А"В" с параллельно упорядоченными игольчатыми включениями типаа 1 МС В, например 3 л 5 ФилиИЗЬ с включениями Н 5 Ь или Н А 5 соответственно, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и упрощения конструкции приемника, вспомогательнаястенка выполнена иэ последовательно соединенных параллельных ветвей в виде наклонного параллелепипеда, которые выреэаны под углом 45 к направлению игольчатых включений, причем в смежных ветвях включения наклонены в противоположные стороны от нормали к теплоотводящей подложкеИзобретение относится к областитепловых и температурных измерений,в частности к анизотропным малоинер-.ционным тепловым детекторам лучистой энергии. Приемник может найтиприменение н качестве термочувствительного элемента в радиометрах,пирометрах, актинометрах и другихприборах и устройствах для измерения лучистой энергии,Известны термоэлектрические приемники излучения, содержащие пластину, вырезанную из полупроводниковогомонокристалла под углом к гланнойкристаллографической осиЯ .Вследствие ограниченного выбораполупроводниковых монокристаллов, обладающих высокой термоэлектрическойдобротностью в сочетании с сильноныраженной анизотропией термоэдс,эффективность указанных преобразователей низка.Наиболее близким техническим решением является термоэлектрический приемник излучения, содержащий теплоотводящую подложку, размещенную на нейвспомогательную стенку из бинарногоэвтектического сплава на основе Афб"илиД"бс параллельно упорядоченнымич(юигольчатыми включениями типа С Внапример, 7 и 5 Ь или СДАвс включениями М 5 Ь или К 45 соответственно 2 . З 0Наряду с преимуществами, обусловленными высокой термоэлектрической итермомагнитной добротностью эвтектики, указанному приемнику излученияприсущи определенные недостатки. Для 35достижения высокой эффективностипреобразования требуется сильное магнитное поле, что усложняет конструкцию и увеличивает габариты приемника.40Кроме того, чувствительность приемника зависит от напряженности магнитного поля и эффективной длины чувствительного элемента. Эти два параметра взаимно ограничены, так как 45увеличение эффективной длины путемпоследовательного соединения ветвеймеандра в термобатарею неизбежно увеличивает расстояние между полюсами .магнита и тем самым снижает напряженность поля. По этой причине такой 50термопреобразователь трудно выполнитьвысокочувствительным и миниатюрнымодновременно, например в качествеприемника излучения к пирометру.5Целью изобретения является повышение чувствительности и упрощение конструкции приемника.Поставленная цель достигаетсятем что в термоэлектрическом приемни-,60ке излучения, содержащем теплоотводящую подложку и размещенную на нейвспомогательную стенку из бинарногоРВчэвтектического сплава на основеВ .или Аф В" с параллельно упорядоченными игольчатыми включениями типа 65 С"ф б", например Эо Ь или Сд Абс включениями Н 5 Ь или Я Аб соответственно, вспомогательная стенка выполнена из последовательно соединенных параллельных ветвей в виде наклонного параллелепипеда, которые нарезаны под углом 45 к направлеонию игольчатых включений, причем в смежных ветвях включения наклонены в противоположные стороны от нормали к теплоотводящей подложке.Благодаря упорядоченной ориентации второй Фазы эвтектики в виде нысокоэлектропроводных игольчатых включений, укаэанные сплавы обладают сильно выраженной анизотропией свойств. По сути дела такая структура является искусственно анизотропной с большим числом коротко- замкнутых в направлении игольчатых включений термопар, и по свойствам аналогична анизотропному монокристаллу с высокой термоэлектрической добротностью.Особенностью технического решения является то, что н отличие от прототипа, ветви термобатареи рассматриваемого приемника излучения вырезаны из эвтектического сплава под углом 45 О к направлению игольчатых включений и выполнены в форме наклонных параллелепипедов, благодаря чему батарея генерирует поперечную термоэдс без наложения магнитного поля. Конструкция предложенного устройства показана на чертеже.Термочунствительный элемент приемника состоит из ветвей 1, последо"нательно соединенных посредствомэлектропроводных перемычек 2 в батарею с токосъемными выводами 3. Ветви изготовлены из эвтектического сплава, содержащего игольчатые включения 4. Приемник собран на электроизолированной теплоотводящей пОдложке 5,янляющейся одновременно несущейплитой,Предлагаемый термоэлектрическийприемник излучения работает следующим образом.Измеряемый лучистый поток Я поглощается зачерненной поверхностью ветвей 1 и в ниде тепловой энергии отводится к подложке 5. Соответственно тепловому потоку в ветвях 1 чувствительного элемента устанавливается определенный градиент температуры. Под действием последнего вследствие наклонного расположения игольчатых включений 4 в искусственноанизотропных ветвях происходит накопление поперечной относительно градиента температуры составляющей термо-эдс, подобно тому, как имеет место,например, в обычной термобатарее сбольшим числом последовательно соединенных термопар. В результате тоектная, 4 го, что игольчатые включения в смежных ветвях наклонены в противоположные стороны, генерируемые соседними ветвями эдс складываются с помощью перемычек 2 и с токосъемных выводов 3 снимается суммарный сиг нал.Полное использование термовоспри нимающей поверхности(вследствие наклонного расположения ветвей меандра), высокая термоэлектрическая до бротность материала чувствительного элемента и возможность изготовления приемника с большей эффективной длиной ветвей повышают вольтваттную чувствительность приемника и эффективность преобразования в целом. Независимость чувствительности приемника от толщины и ширины ветвей и возможность исполнения чувствительного элемента миниатюрным способствуют увеличению его обнаружительйойспособности. Кроме того, по сравнению с прототипом, упрощается конструкция приемника, так как отпадает необходимость в использовании магнитаВычокая чувствительность просто) та конструкции и неселективность к длине волны измеряемого излучения в сочетании с малой лучевоспринимающей поверхностью приемника излучения повышают технико-экономическую эффективность его применения з различных областях измерительной техникиф регистрация интенсивности излучения импульсных источников, техника инфракрасного обнаружения движущихся объектов, пирометрия, устройства для измерения свойств материалов и т.п.