Криогенный болометр

1) 6 Н 01 1. 39/О Комитет Россий по патентам и т ской Федерации оварным знакам НИЯ аОПИСАНИЕ ИЗОБ к авторскому свидетельству М с". балан и, как туркой(56) Панкратов Н,Н., Коротков В.П. Полупроводниковые глубокоохлаждаемые болометры, ОМП, 1974 Х 2, с 47 62.Экспресс-информация. Радиотехника СВЧ иквантовая радиотехника Х 41, 969.(57) Использование: в технике регистрациии измерения инфракрасного излучения, аименно к глубокоохлаждаемым болометрам,используемым в спектроскопии, для астрономических и других исследований, Сущ(19) ЯС (11) 182981 О (1 З) А ность изобретения: болометр содержит термочувствительный элемент и теплоотводящие нити, причем нити выполнены из материала, имеющего при рабочей температуре болометра степенную тем ературную зависимость теплопроводности с показателем степени меньше нуля. Величина динамического теплоотвода от термочувствительного элемента такого болометра меньше величины статического теплоотвода. Это приводит при сохранении тепловогоса болометра к увеличению величины его динамического теплового сопротивленияследствие, к увеличению темпсраи вольт-ваттной чувствительностей.(9) Изобретение относится к технике регистрации и измерения инфракрасного излучения, а именно к глубокоохлаждземым болометрам, используемым в спектроскопии, для астрономических и других исследований.Цель изобретения - увеличение чувствительности болометра,На фиг.1 схематично изображен один из вариантов конструкции болометра; на фиг.2 - ход температурной зависимости теплоотдачи по нитям болометра (стрелками вдоль осей указано направление увеличения величины).Болометр содержит термочувствительный элемент 1, к которому присоединены нити 2, осуществляющие тепловую связь с теплостоком 3, находящимся при температуре То,Болометр работает следующим обраЧерез термочувствительный элементпропускают ток 1. Под действием тепла отрассеиваемой на сопротивлении элемента Йэлектрической мощности Р= Й его темпег,ратурэ Т повышается до тех пор. пока неустановится тепловой баланс6 з(ТО То)=Р (1)где 6 - статическая теплопередача гепловой связи при температуре Тб;Тб -рабочая температура термочувствительного элемента болометра,При поглощении болометром измеряемой мощности излучения бо, температураТв изменяется на ОТ, а сопротивление термочувствительного элемента Й наОй=аЙ ОТ, Р)где а- температурный коэффициент сопротивления элемента,Величину . ОЙ регистрируют по изменению падения напряжения на сопротивлении Й ВоЯ; - 1 ф оВ(3) где Й 1 - сопротивление нагрузочного резистора в электрической цепи болометра, и по ней определяют величину оя.Восприимчивость болометра к поглощенной мощности излучения характеризует вольт-вэттная чувствительность 3, которая с учетом (2) и (3) Можно видеть, что чувствительность болометра при фиксированных параметрах 6, Тб, Т а, и В определяется величиной отношения О,/сто, Настоящее изобретение направлено на увеличение величины этого отношения. Зависимость изменения температурыо от вызвавшей ее мощности О С учетом изменения при этом рассеиваемой на сопротивлении Й электрической мощности Р определяет величина, обозначаемая как динамическая тепловая проводимость болометра 6 е ЧС= - =С-а РГ е сыч (5) где 6 о - динамическая теплопередача тепловой связи при температуре Тб;Г=(Й-В)/(В+В) - коэффициент электро- термического взаимодействия.Динамическая теплопередача 6 обуславливает изменение температуры термочувствительного элемента бт под действием мощности Оя при условии дР=О. Ее величина определяется производной зависимости температуры элемента Т от подводимой к нему мощности О при рабочей температуре ТО В частном случае, при В-Виз (5) следует, что 6,=6 а и реализуется абсолютно ус.тойчивый режим работы болометра. Но, по 35 (4) вольт-ваттная чувствительность при этомуменьшается в два раза, На практике используют ВнВ и следят за тем, чтобы выполнялось условие устойчивой работы. болометра4 О 6 о а Р. (7)В соответствии с (6) величина 6 эмпирически может быть определена дифференцированием левой части уравнениятеплового баланса (1). С учетом температур ной зависимости статической теплопередачи тепловой связи6 в - 6 о (Т/То), (8)где 6 о - статическая теплопередача связипри температуре То,5 О А - показатель степени в температурной зависимости теплопроводности материала тепловой связи;величина динамической теплопередачи тепловой связи составит: а вольт-ваттная чувствительность болометрз по (4):При этом условие (8) устойчивой работы болометра становитсяА-(Т -Т )+1аф(Т -Т ) 10Т 0 о О о(11) Анализируя (9) и (10) можно видеть, что при величинах показателя степени А в температурной зависимости материала тепловой 15 связи меньше нуля ее динамическая тепло- передача становится меньше статической. За с" ет этого при фиксированных параметФормула изобретения20КРИОГЕННЫЙ БОЛОМЕТР, содержащий термочувствительный элемент и теплоп роводящие нити, отлюнающийся тем, что, с целью увеличения чувстви 25 рах Сз, То, То, а,и й достигается увеличение чувствительности болометра по сравнению с известным. В качестве материала теплоотводящих нитей в зависимости от области рабочих температур болометра могут быть использованы различные металлы, сплавы, композиты и др., теплопроводность которых при рабочей температуре уменьшается с ростом температуры. тельности, теплоотводящие нити выполнены из материала, имеющего при рабочей температуре болометра степенную зависимость теплопроводности с показателем степени меньше нуля.,каз 1539 Тираж . . ПодписноеНПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Сост Техре итель Н. НарыМ.Моргентал н Корректор Н, Коро