Спосіб реєстрації теплового випромінювання

1. Спосіб реєстрації теплового випромінювання, в якому діють випромінюванням на п'єзоелек 30033 формації по товщині зразка, при відсутності радіальних деформацій, внаслідок прямого п'єзоелектричного ефекту визивають електричний відгук, пропорційний тепловій дії. На частотах електромеханічного резонансу зразка відгук має максимальні значення. При частотах вище fв всі механічні моди зразка затиснені інерційною масою і термічні деформації на цих частотах відсутні, внаслідок чого відсутній і п'єзоелектричний відгук. Оскільки електричний відгук на теплову дію має місце тільки в визначеному діапазоні частот, то низькочастотні теплові перешкоди, викликані нестабільністю температури зразка і навколишнього середовища, не проникають в електричний тракт і нема необхідності у подальшій фільтрації сигналу. При амплітудній модуляції теплового потоку з частотою, яка збігається з електромеханічним резонансом зразка, виникає резонансний електричний відгук, амплітуда якого багатократно перевищує відгук віддалік від резонансу в силу високої добротності п'єзоелектричного резонатора. Як чутливий елемент можливо використовувати матеріал із широкого класу п'єзоелектричних матеріалів. Приклад конкретного виконання винаходу По п. 1. Беруть п'єзоелектричний зразок у вигляді диску з співвідношенням товщини до діаметру 1:100 і частотами п'єзоелектричного резонансу товщинних коливань 1 МГц і радіальних коливань 10 кГц. Тепловий потік, що реєструють, амплітудно модулюють за допомогою механічного модулятора на частоті 10 кГц і діють ним на зразок. За допомогою електронного реєструючого приладу (наприклад високоомного вольметра змінного струму) реєструють електричний відгук на гранях зразка. По п. 2 тепловий потік модулюють на частоті вище 10 кГц, але не вище 1 МГц. Для отримання максимального відгуку на теплову дію вихідний кристал для зразка необхідно орієнтувати при виготовленні зразка таким чином, щоб добуток коефіцієнт термічного розширення на п'єзоелектричний модуль в напрямку інерційно затиснутих коливань (в розглянутому прикладі - перпендикулярно площині диска) був максимальним. Наприклад для GaAs це буде напрямок [111] кристала. підвищення стабільності модулюють випромінювання в діапазоні частот між частотами затиснення низшої і вищої мод електромеханічних коливань зразка. Електричний відгук на теплову дію має місце лише в діапазоні частот між затисненням вищої і нижньої мод механічних коливань зразка, причому цей діапазон визначається геометрією зразка і може бути зміненим в широких межах. Максимальний відгук має місце на резонансних частотах власних електромеханічних коливань зразка. Цьому всі теплові перешкоди, котрі лежать за межами цього діапазона, не перетворюються в електричний сигнал і не вносять додаткових перешкод. На креслені (фіг.) зображено електричний відгук U зразка у вигляді диска, котрий має нижчу електромеханічну моду коливань радіального типу fн і вищу моду товщинних коливань fв. Спосіб здійснюється таким чином. Беруть п'єзоелектричний зразок, котрий не має піроефекту, у вигляді пластини, плівки і т.п., амплітудно модулюють тепловий потік що регіструють, наприклад шляхом механічного переривання, і діють ним на зразок. Причому частота модуляції вибирається в діапазоні частот між нижчою fн і вищою fв електромеханічними модами зразка. Реєструють електричний відгук на гранях зразка. Електроди на зразок наносять таким чином, щоб в напрямку, перпедикулярному площині електродів, добуток п'єзоелектричного модуля матеріалу на коефіцієнт термічного розширення був максимальним. При частоті модуляції нижче fн зразок вільно деформується внаслідок термічного розширення при зміні своєї температури під дією падаючого на зразок теплового потоку. Оскільки п'єзоелектрик, котрий не належить до полярного класу піроелектриків, не має піроелектричного ефекту, то в цьому діапазоні частот електричний відгук відсутній. В діапазоні частот від до fн до fв в зразку радіальні коливання затиснуті, але товщинні коливання дозволені, тобто має місце анізотропне обмеження деформації зразка. Під дією теплового випромінювання, амплітудно модульованого в діапазоні частот від fн до fв, в зразку внаслідок термічного розширення виникають товщинні деформації, в той час як радіальні деформації на цих частотах затиснені інерційною масою зразка. Термічні де Фіг. 2 30033 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3