Евтектичний термоелемент на основі cdsb-mesb

Евтектичний термоелемент на основі CdSbMeSb, де Me - Ni, Cr, Fe, Co, Mn, виконаний у вигляді прямокутної пластини довжиною а, висотою b, шириною с, та двох електричних виводів на протилежних торцевих гранях (bхс), який відрізняється тим, що евтектичні включення у вигляді голок з MeSb розташовані у кристалографічному напрямку [010] матриці на основі кристалів CdSb та бічної грані (ахb) пластини і орієнтовані під ку Корисна модель відноситься до термоелектричних приладів і знайде застосування в приладобудуванні у галузі взаємного перетворення теплової і електричної енергії. Він призначений для створення різноманітних первинних перетворювачів та датчиків променевої енергії, які характеризуються можливістю реєстрації потоків різних величин. Відомі пристрої у вигляді прямокутних пластин на основі термоелектричних анізотропних кристалів, які кристалографічне орієнтовані відповідним чином [1]. Вони дозволяють визначати густину променевих потоків як у безперервному, так і в імпульсному режимах. Із існуючих аналогів найбільш близьким по технічній суті є евтектичний термоелемент, який складається з матриці на основі монокристалів CdSb, об'єм якої містить евтектичні включення у вигляді голок з NiSb, CrSb, FeSb, CoSb, MnSb, які орієнтовані під кутом =45 до робочих граней пластини [2]. Такий пристрій працює в режимах поверхневого та об'ємного поглинання у широкому спектральному діапазоні з мінімальним значенням коефіцієнта температурної залежності вольтватної чутливості S=0,5-0,6% К-1. Підвищене значення цього коефіцієнта приводить до відносно великих похибок при визначенні величин променевих енергій. Тому досить актуальним є завдання створення пристрою, що дозволяє визначати величину променевої енергії з малою похибкою. Вказане завдання розв'язується тим, що термоелемент на основі евтектичних систем CdSbMeSb, де Me - Ni, Cr, Fe, Co, Mn - у вигляді прямокутної пластини довжиною а, висотою b, шириною с та двох електричних виводів на протилежних торцевих гранях (bxc), при цьому евтектичні включення у вигляді голок з MeSb розташовані у кристалографічному напрямку [010] матриці з кристалів CdSb та бічної грані (ахb) пластини і орієнтовані під кутом =34-40 до її ребра а. У корисній моделі запропоновано принципово нове рішення, яке полягає в тому, що термоелемент на основі евтектичних систем CdSb-MeSb, де Me - Ni, Cr, Fe, Co, Mn - у вигляді прямокутної пластини довжиною а, висотою b, шириною с та двох електричних виводів на протилежних торцевих гранях (bхс), при цьому евтектичні включення у вигляді голок з MeSb розташовані у кристалографічному напрямку [010] матриці на основі кристалів CdSb та бічної грані (axb) пластини і орієнтовані під кутом =34-40 до її ребра а. Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технологій і матеріалів, його реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівного напрямку. Запропонований евтектичний термоелемент на основі CdSb-MeSb, де Me-Ni, Cr, Fe, Co, Mn, складається (фіг.) з прямокутної пластини 1, довжиною а, висотою b та шириною с, торцеві грані (bхс) якої містять електричні виводи 2. Пластина 1 виконується з монокристалічної матриці на основі монокристалічного CdSb і містить у своєму об'ємі рівномірно розподілені евтектичні включення 3 у вигляді голок з NiSb, CrSb, FeSb, CoSb, MnSb. Орієнтація цих голок вибрана таким чином, що вони розташовані у кристалографічному напрямку [010] монокристалічної матриці та бічної грані (ахb) пластини 1 і орієнтовані під кутом до її ребра а. Розташування вищезазначених голок у кристалографічному напрямку [010] обумовлено тим, що UA (11) 11903 (13) U 34 40 до її ребра а. (19) том 3 11903 безпосередньо кристали CdSb в цьому напрямку характеризуються мінімальним значенням термоЕРС. Нижню грань пластини 1 термостатовано при деякій температурі Т0 за допомогою термостата 4. Запропонований евтектичний термоелемент працює наступним чином. Променевий потік густиною q0 поглинається верхньою робочою гранню (ахс) та створює вздовж висоти b деякий градієнт температури. Це обумовлює виникнення в об'ємі пластини термоЕРС, поперечна компонента якої реєструється за допомогою електричних виводів 2 та однозначно визначає густину падаючого променевого потоку. Експериментальні дослідження запропонованого термоелемента проводились у спеціальному держаку з оптично прозорим вікном в інтервалі 4 температур 223-323К. В якості джерела променевого потоку застосовувалися СO2-лазери, енергія яких змінювалась за допомогою термостатуючих поглиначів. Геометричні розміри пластини 1 складали а=1,5см, b=0,2см, с=0,05см. В якості матеріалів застосовувались евтектичні злитки CdSbNiSb, CdSb-CrSb, CdSb-FeSb, CdSb-CoSb, CdSbMnSb відповідних концентрацій. Евтектичні включення в цих злитках були орієнтовані в кристалографічному напрямку [010], причому їх довжина складала: NiSb, CrSb - 20-30мкм; FeSb, CoSb - 3550мкм; MnSb - 90-100мкм. Дослідження кутової залежності вольт-ватної чутливості цих термоелементів в інтервалі температур 223-323К наведено у табл. Таблиця Склад злитків 98%CdSb-2%NiSb 98%CdSb-2%CrSb 97%CdSb-3%FeSb 98%CdSb-2%CoSb 90%CdSb-10%MnSb 100%CdSb Тплaв., К 723 721 720 719 708 729 45 0,39 0,42 0,61 0,51 0,29 10,5 Температурний коефіцієнт волвт-ватної чутливості, 43 41 40 39 38 36 34 0,31 0,26 0,2 0,18 0,16 0,15 0,14 0,38 0,31 0,28 0,26 0,25 0,24 0,23 0,51 0,42 0,32 0,29 0,26 0,25 0,24 0,46 0,39 0,33 0,39 0,26 0,24 0,23 0,25 0,21 0,19 0,17 0,15 0,14 0,12 8,3 7,1 5,9 4,2 3,6 2,2 1,6 Аналіз результатів, які наведено в табл.1 показує, що зменшення кута нахилу евтектичних голок веде до суттєвого падіння коефіцієнта температурної залежності вольт-ватної чутливості термоелементів - S=0,2-0,33% K-1 при =40 та -1 S=0,12-0,24% K при =34 . Цікаво також відмітити, що для термоелементів з 100% CdSb значення S при тих же кутах знаходиться в інтервалі 1,6-5,9 %.К-1, що значно перевищує аналогічні параметри евтектичних термоелементів і обумовлює неможливість його практичного застосування. Реалізація запропонованих евтектичних термоелементів дозволила суттєво знизити похибки вимірювання, обумовлені температурною залежністю вольт-ватної чутливості цілого ряду пристроїв, наприклад, таких як сигналізатор для визначення Комп’ютерна верстка А. Попік -1 , В(Вт К) 32 0,14 0,23 0,24 0,22 0,12 1,1 S 30 0,14 0,23 0,24 0,22 0,12 1,0 викидопожежонебезпечних ділянок вугільних шахт (ССТУ-5У); абсолютний вимірювач потужності ВЧвипромінювання (АВМВЧ-ЗА), який працює в діапазоні довжин хвиль 0,1-1,0 і 4,0-9,0 мм та ряду інших. ЛІТЕРАТУРА: 1. Л.И. Анатычук. Термоэлементы и термоэлектрические устройства. - К.: Наукова думка, 1979. 767с. 2. А.А. Ащеулов, Н.К. Воронка, С.М. Куликовская, С.М. Маренкин. Оптимизация параметров материалов на основе антимонида кадмия для AT // Изв. АН СССР, Неорг. матер. - Т.21. - №10. 1989. - 1611-1627с. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5 11903 6