Анізотропний термоелектричний приймач лазерного випромінювання

Изобретение относится к термоэлектрическим приборам и найдет применение в теплопирокалориметрии, оптике и ИК-технике. Оно предназначено для контроля и регистрации больших плотностей лучистой энергии, что в настоящее время является весьма актуальным вопросом, например, в области лазерной техники. Известны устройства [1], содержащие тепловыравнивающие и теплоотдающие элементы, а также термопарные датчики температуры. Эти приборы позволяют контролировать лучистую энергию различных лазеров, работающих как в импульсном, так и в непрерывном режимах излучения. Из существующих аналогов наиболее близким по технической сущности является анизотропный термоэлектрический приемник лазерного излучения [2], основанный на методе "прозрачной стенки". Такой приемник состоит из анизотропного термоэлемента в виде прямоугольной пластины из оптически прозрачного термоэлектрически анизотропного монокристалла антимонида кадмия и термостата из оптически прозрачного, теплопроводящего теллурида кадмия. Такой приемник позволяет контролировать относительно небольшие плотности лучистой энергии - порядка 100 Вт×см-2. Это связано с малой температурой перегрева антимонида кадмия, ведущей к ограничению верхнего порядка контролируемой энергии. Задачей данного изобретения является увеличение верхнего предела контролируемой энергии. Указанная задача решается тем, что в анизотропном приемнике лазерного излучения, состоящем из термостата и анизотропного термоэлемента, предлагается термоэлемент выполнить в виде прямоугольной пластины из монокристаллического гексагонального сульфида кадмия, при этом оси с максимальным и минимальным значениями термоЭДС располагаются в плоскости боковых граней пластины и ориентированы ( ) -1 05 к ее нижнему ребру. под оптимальным углом j = arctg k 33 / k 22 Соответствие критерию "новизна" предложенному устройству обеспечивает то обстоятельство, что заявляемая совокупность признаков не содержится ни в одном из объектов существующего уровня техники, В изобретении предложено решение, принципиально новое для анизотропных термоэлектрических приемников излучения, работающих в режиме оптического пропускания, заключающееся в использовании известного оптически прозрачного материала, у которого впервые используются обнаруженная нами анизотропия коэффициента термоЭДС. До этого момента никто этого явления на сульфиде кадмия не наблюдал. Поэтому не встречающийся ни в одном из аналогов признак "из монокристалла сульфида кадмия" обеспечивает заявленному объекту необходимый изобретательский уровень. Промышленное использование предлагаемого изобретения не требует особых затрат материалов и специальных технологий, его реализация возможна на существующих предприятиях электронной и приборостроительной промышленностей. На чертеже представлена схематическая конструкция приемника. Анизотропный приемник излучения содержит анизотропный термоэлемент 1 в виде пластины из монокристалла сульфида кадмия. На ее верхней грани расположен просветляющий слой, а к ее торцам прикреплены электровыводы 2. Нижняя грань термоэлемента через диэлектрический слой находится в тепловом контакте с термостатом 3, выполненным из оптически прозрачного теплопроводящего материала, например, теллурида кадмия. Кристаллографические оси с максимальным и минимальным значениями термоЭДС располагаются в плоскости боковых граней термоэлемента и ориентированы под углом ( j = arctg k 33 / k 22 ) -1 05 к его нижнему ребру ( k 33 / k 22 - значение теплопроводности в выбранных кристаллографических осях). Предлагаемый приемник работает следующим образом. Лучистая энергия плотностью qо, проходящая через термоэлемент, частично поглощается его объемом, вызывая при этом появление градиента температуры, направленного вдоль высоты b пластины. Это приводит к появлению на электровыводах 2 поперечной термоЭДС, однозначно связанной с плотность проходящего потока. В случае термоэлемента прямоугольной формы, для которого выполняется условие Н bb