Магнитотермоэлектрический приемник излучения

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСфциалистичвсиикРвспубпмк(5М. Кл. С 01 К 17/08 фвудеретеапаЯ кемитет СССР в девам взобретеииЯ и отерцткЯ(53) УДК 536, .63(088.8) Дата опубликования описания 30,10,81 з В.Г. Карпенко, Ж.Л. Погурская, Ф.Ф. Леженини А.Ае ЧерноволенкоьИнстичут технической теплофизики АН Украинской ССР(54) МАГНИТОТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИКИЗЛУЧЕНИЯ Изобретение,относится к тепловыми температурным измерениям, а именно,к малоинерционным тепловым детекторамлучистой энергии.,Известны устройства для измерениятеплового потока, содержащие .термопреобразователи и конструктивно пред-ставляющие собой размещенную на теплоотводящей подложке пластину, вырезанную иэ полупроводникового кристалла под углом к главной кристаллогра- Офической оси1 .Принцип действия таких термопреобразователей состоит в. том, что вследствие анизотропии термо-ЭДС, пронизывающий монокристалл тепловой потоквызьвает циркуляцию вихревых термоэлектрических токов, приводящую кпоявлейию поперечной, относительнонаправления градиента температуры,составляющей термо-ЭДС.20Недостатком этих устройств является малая эффективность преобразования термо-ЭДС вследствие ограниченного выбора полупроводниковых моно- кристаллов, 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, луче- воспринимающая поверхность которого перпендикулярна измеряемому потоку излучения 12 1.Недостатки устройства - низкая чувствительность и малое быстродействие приемника, обусловленные появлением дислокаций при выращивании эвтектик и п 5 Ь-М 15 Ь, возникающих при направленной кристаллизации игольчатых включений, что приводит к частичному шунтированию генерируемой в поперечном направлении ЭДС, и магнитотермочувствительный элемент не может8773 Формула изобретения быть выполнен в виде тонкой пленки,что ограничивает его быстродействие.Цель изобретения - увеличение чув.ствительности 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, ориентированныхвдоль магнитных линий и образующих.с материалом покрытия батарею параллельно включенных короткозамкнутыхмермопар.На чертеже приведена конструкцияустройства,Устройство содержит растровую решетку 1 и полупроводниковый слой 2,нанесенных на изолирующий слой 3 теплоотводящей подложки 4. Чувствительный элеэлемент приемника с токосъемными выводами 5 размещен в зазоре между, полю.сами постоянного магнита таким образом, что полоски растровой решетки направлены вдоль силовых линий магнитного поля. Лучевоспринимающая поверхность приемника покрыта слоем черни6 и ориентирована перпендикулярно подающему потоку излучения 930Устройство работает следующим образом.Измеряемый лучистый поток Я поглощается зачерненной поверхностью прием 35.ника 6 и в виде тепловой энергии отводится к йодложке 4.При этом термочувствйтельном слое преобразователя устанавливается соответствующий потокутепла градиент температуры. Под дей 40ствием последнего в полупроводниковомслое 2 и в растровой решетке 1 в направлении градиента температуры образуются замкнутые вихревые термоэлектрические токи, причем носители в45полупроводниковом слое и материалерастровой решетки движутся в противоположных направлениях. Наложение магнитного поля в направлении, перпендикулярном движению носителей приводитк тому, что под действием силы Лорен 50. ца носители отклоняются в противопо".ложные стороны. Однако, вследствиетого, что материалом растровой решетки служит металл, а промежутки заполнены полупроводником, концентрация носителей в котором на 5-,6 порядков ниже, чем в материале растровой: решетки, имеет место значительная бб,4разность 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 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 томучто чувствительный элемент предлагаемого магнито- термоэлектвического приемника излучения выполнен в виде пленочного покрытия малой толщины, значительно уменьшается теплоемкость чувствительного слоя и, тем самью, 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. Магнитотермоэлектрический приемник излучения, содержащий размещенный между полюсами постоянного магнита на изолированной теплоотводящей подложке магнитотермочувствительный элемент, лучевоспринимающая поверхность которого перпендикулярна измеряемому потоку излучения, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения быстродействия, магнитотермочувствитель. -2. Патент США У 3343009,кл. Н 02 Й 3/00, 1964 (прототип) . ДмДЯ Вабиинец Составит упенина Техред Аич Шароши актор рректор дписное Тираж 910 сударственного комите лам изобретений и отк осква ЖРаушская Заказ 9602/6 ВНИИПИ по 113035 ФиСССий аб,лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектна Я 7736 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 экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 240065, кл. Н 01 1. 37/00, 1962.