Координатно-чувствительный приемник излучения
КООРДИНАТНО-ЧУБСТВИТЕЛЬНЫЙ ПРИЕМНИК ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий прямоугольную приемную площадку и теплоотводящий блок, отличающий-с я тем, что, с целью повьшения точности измерений путем повышения линейности координатной чувствительности , дополнительно введена вторая приемная площадка, идентичная первой, расположенная параллельно ей, и термодатчик , причем приемные площадки выполнены из металла и закреплены колсольно короткими сторонами на теплоотводящем блоке, а термодатчик закреплен на свободных концах приемных площадок. L
СОЮЗ COBETCHHX
С / В
РЕСПУБЛИК
ЗЮО G 01 J 5/20
C э
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИИ (2i) 3540906/18-25 . (22) 01.12.82 (46) 23.11.84. Бюл. и" 43 (72) Б.Б.Бандурян, В.А.Коноводченко, В.Г.Ефременко и В.Е.Бутовский (71) Физико-технический институт низких температур АН Украинской CCP (53) 535.231.6(088.8) (56) 1, Кременчугский Л.С., Скляренко С.К. Координатно-чувствительные пироэлектрические приемники излучения. — ПТЭ, 1971, У 2, с.219220.
2. Коноводченко В.А. и др. Зональкая чувствительность сверхпроводниковых неизотермических болометров.—
Сб. "Тепловые приемники излучения".
Л., ГОИ, 1980, с. 23-24 (прототип).
„.SU„„1125477 A (54)(57) КООРДИНАТНО-ЧУВСТВИТЕЛЬНЪЙ
ПРИЕМНИК ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий прямоугольную приемную площадку и теплоотводящий блок, о т л и ч а ю щ и й-с я . тем, что, с целью повьппения точности измерений путем повьппения линейности координатной чувствительности, дополнительно введена вторая приемная площадка, идентичная первой, расположенная параллельно ей, и термодатчик, причем приемные площадки выполнены из металла и закреплены консольно короткими сторонами на теплоотводящем блоке, а термодатчик закреплен на свободных концах приемных площадок. 3
1125477
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в координаторах цели оптикоэлектронных систем обнаружения, наведения и управления в широком спект- ральном диапазоне.
Известны координатно-чувствительные неселективные пироэлектрические приемники излучения, пороговая чувствительность измерений с помощью 10 которых ограничена значениями 5 х х 10 9 Вт/Гц 1/2 Г1 )
Наиболее близким к изобретению является координатно-чувствительный приемник излучения, содержащий прямоугольную приемную площадку и теплоотводящий блок. Эта сверхпровадникавый неизотермический баламетр (СНБ), отличительная особенность которого заключается в там, что ега чувствительный элемент, выполненный из сверхпроводящего материала, закреплен своими концами на теплоатводящих блоках. Значения теплового сопротивления чувствительного элемента изменяется 25 от нуля на участках, примыкающих к теплоотводящим блокам„ до максимума в центре, поэтому балометр обладает координатной чувствительностью. Величина координатной чувствительности
СНБ составляет 10 .— 5 10 В/Вт-мм(2Х
Основным недостатком известного устройства является нелинейный ха— рактер координатной чувствительности, обусловленный тем обстоятельством, что при поглощении принимаемого излучения тепло отводится в обе стороны ат точки засветки.
Нелинейность координатной чувствительности обусловлена тем, чта
40 тепловое сопротивление к, (х)нелинеи-.: но относительно координаты точки засветки чувствительнага элемента х — х
1 т(х1 R R Л9 С
1 2 45
1 где R = ---х — тепловое сапративЛЯ ление чувствительного элемента между точкой засветки и первым тепласта- 50 кам;
R = — --(0-х)- тепловое сопратив2 ЛЯ ление чувствительнага элемента между точкой засветки и вительного элемента; х — координата точки засветки, 1, — длина чувствительного элемента между теплостаками, S — площадь поперечного сечения чувствительного элемента.
Цель изобретения — повышение точности измерений путем повышения линейности координатной чувствительности, Указанная цель достигается тем, что в координатно-чувствительный приемник излучения, содержащий прямоугольную приемную площадку и теплоотводящий блок, дополнительно введена вторая приемная площадка, идентичная первой, расположенная параллельна ей, и термодатчик, причем приемные площадки вы из металла у закреплены консальна короткими сторонами на теплаотводящем блоке, а термодатчик закреплен на свободных концах приемных площадок.
На чертеже изображен каардинатночувствительн1й приемник излучения.
Приемник содержит подложку 1„ теплаатвадящий блок 2 с диэлектрической прослойкой 3, контактные 4 и приемные 5 площадки, термодатчик 6 и токаподвадящие провода 7.
Стеклянная подложка 1 размером (3,4х12 0,1) мм припаяна индием к теплаотвадящему блоку 2, состоящему из двух частей, разделенных диэлектрической прослойкой 3. Каждая из двух оловянных контактных:.|лащадок 4 размерам {1,6Х1,6) мм и толщиной
1000 А находится в электрическом контакте с одной из половин теплаотводящего блока 2. На подложке расположены приемные площадки 5, выполненные из висмута или тантала в виде двух параллельных полосок размерами (8Х0,1) мм толщиной 500 А.
С края свободной подвески подложки 1 размещен сверхпроводникавый либо полупроводниковый термодатчик 6, находящийся в электрическом и тепловом контакте с приемными площадками 5.
Включение приемника в измерительную схему осуществляют с помощью токопадводящих проводов 7. вторым тепластоком; — коэффициент теплоправаднасти чувстС помощью гелиевого криастата (не показан) поддерживают температуру теплоотводящега блока 2 такай, 5T=EN/R (1, 15
Составитель Г.Плешков
Техред Л. Коцюбняк Корректор Г1.Леонтюк
Редактор В.Данко
Заказ 8529/30 Тираж 822 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4
3 1125 чтобы на термодатчике 6 устайоВилась рабочая температура. Через токоподводящие провода 7 и приемные площадки 5 подают на термодатчик 6 ток смещения. Сфокусированный сигнальный
5 поток излучения направляют на обе приемные площадки 5. Поглощаемое излучение изменяет тепловой баланс приемника, а следовательно, температуру и сопротивление термодатчика 6.
При перемещении светового зонда вдоль приемных площадок 5 изменение температуры дТ термодатчика 6 определяется следующим выражением где Š— коэффициент поглощения, V — сигнальный поток излучения, К (z)- тепловое сопротивление в
1 точке зондирования .
Так как подложка 1 консольно крепится к теплоотводящему блоку 2, тепловой поток от поглощаемого фонового излучения и джоулевогб тепла, выделя-25 емого на термодатчике 6, отводится вдоль приемных площадок 5 в одном направлении. Поэтому температура при-! емных площадок 5 монотонно возрастает при,продвижении от контактных пло-gp щадок 4 к термодатчику 6., и тепловое сопротивление между точкой засветки и контактными площадками 4 определяется выражением
Af51
35 где х — координата точки засветки (04х g — ), е
477 В коэффициент теплойроводности приемных площадок; (S — площадь поперечного сечения приемных площадок; — общая длина приемных площадок.
Таким образом, тепловое сопротивление линейно зависит от расстояния между точкой зондирования и контактными площадками 4, и величина электрического отклика приемника линейна относительно координаты засветки при,емных площадок 5 °
Разделение функций поглощения излучения и измерения приращения температуры с помощью радиационной мишени и микротермометра позволяет оптимизировать параметры предлагаеМого приемника излучения. Использование в качестве мишени приемных площадок из материалов с высокими значениями коэффициентов поглощения и теплового сопротивления, например из висмута или тантала, обеспечивает эффективное поглощение измеряемого излучения и значительное изменение температуры термодатчика, а следовательно, и высокую крутизну пеленгационной характеристики. В пред» лагаемом устройстве термодатчик обладает малыми размерами, поэтому низки значения его шумов, что обеспечивает реализацию высокой пороговой чувствительности.
Изобретение позволяет повысить линейность координатной чувствительности сверхпроводящих неизотермических болометров и в результате повысить точность измерения.
