Термоелектричний приймач променевих потоків

1. Термоелектричний приймач променевих потоків на основі термоелектричної батареї, верхня грань якої містить неселективний поглинаючий 3 з анізотропних або термопарних плівкових термоелементів. Тому ознака, яка заявляється - тепловідвід, який розміщено в прорізі кільцевого феродіелектричного сердечника вимірювального коливного контуру, при цьому нижня грань тепловідводу знаходиться в тепловому контакті з термостатом; термоелектрична батарея виконана з анізотропних або термопарних плівкових термоелементів - забезпечує заявленому пристрою необхідний «винахідницький рівень». Промислове використання запропонованого пристрою не вимагає спеціальних технологій та матеріалів, його реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівного напрямку. На Фіг.1 представлено схематичну конструкцію одного з можливих варіантів запропонованого термоелектричного приймача променевих потоків. Він складається з термоелектричної батареї 2, верхня торцева грань якої містить поглинаючий шар 1, наприклад з платинової черні. Нижня грань батареї 2 через діелектричний шар 3 з високою теплопровідністю знаходиться у тепловому контакті з тепловідводом 4, який виконано з діамагнітного металу, що характеризується високими значеннями, електропровідності s та теплопровідності c . Бічні грані тепловідводу 4 знаходяться у тепловому контакті з внутрішньою поверхнею феродіелектричного кільця 5, яке містить котушку індуктивності 7 з електровиводами 8. Нижня грань тепловідводу 4 також знаходиться у тепловому контакті з термостатом 6 з діелектричного матеріалу високої теплопровідності. В якості термоелектричної батареї 2 застосовуються плівкові термопарні модулі на основі nВі2Те3 та р- CdSb, або анізотропні модулі на основі монокристалів Ві. Електричні виводи цих модулів можуть бути, як електрично-роз'єднані, так і електрично-з'єднані між собою. Тепловідвід 4 може бути виконано з міді. Пристрій, що заявляється працює наступним чином. Променевий потік густиною q0 падає на поглинаючий шар 1, що викликає появу різниці температур між робочими гранями батареї 2. Це веде до генерації відповідної термоЕРС, виникнення вихрових термоелектричних струмів, які протікають в об'ємі термоелементів, зміни як термодинамічного стану батареї 2 так і електричної добротності вимірювальному коливного контуру з індуктивністю L , через який протікає заданий змінний електричний струм I з коловою частотою w. Вольтватна чутливість S такого приймача, наприклад з анізотропних термоелементів поперечного типу визначають наступним виразом: 2x wLIb (Q1 - Q3 )(Q2 - Q3 ) S= 0 acncT (Q1 - Q2 )Q2Q3 де Q1, Q2, Q3 - електричні добротності контуру у випадках відсутності термоелектричної батареї 2, та з неопроміненою і опроміненою батареєю 2 44304 4 відповідно; x0 - коефіцієнт поглинання шару 1; a, b, c - довжина, висота та ширина анізотропного термоелемента відповідно, з яких складається термоелектрична батарея 2; n - кількість анізотропних термоелементів батареї 2; T - абсолютна температура приймача. Вимірюючи відповідні значення добротностей коливного контуру до та після опромінення та відповідний приріст напруги DU легко визначити значення густини променевої енергії, яка поглинається шаром 1 запропонованого пристрою. Таким чином в нашому випадку вольтватна чутливість S запропонованого термоелектричного приймача променевих потоків визначається не тільки параметрами застосованого термоелектричного матеріалу та розмірами анізотропного термоелемента, а й коловою частотою со, величиною струму I вимірювального контуру та його індуктивністю L . Вибираючи необхідні величини w,I та L у відповідному інтервалі легко отримати потрібне значення вольтватної чутливості S та інших параметрів запропонованого пристрою в широкому інтервалі. Необхідно також відмітити, що застосування додаткової котушки індуктивності, що розміщена на магнітопроводі вимірювального коливного контуру веде до можливості значного підвищення вольтватної чутливості запропонованого приймача за рахунок ефекту трансформації. Зменшення кількості електричних контактів термоелектричної батареї дозволяє суттєво знизити власні шуми приймача. Оскільки вимірювання електричної добротності Q ведеться у високочастотному спектрі довжин хвиль при малій смузі частот пропускання Df вимірювального підсилювача вольтметра, то це дозволяє значно зменшити величину потужності еквівалентного шуму (ПЕШ) приймача. Крім того застосування високочастотних методів реєстрації вихідного сигналу приймача веде до значного зменшення його нульового дрейфу. Попередні дослідження зразка запропонованого термоелектричного приймача, на приклад на основі анізотропного модуля з монокристалів Ві з розміром площі поглинання S=1см2 показали, що значення ПЕШ зменшилось більш ніж на порядок. Запропонований приймач знайде широке застосування у сучасній науці та техніці. Його використання дозволить отримати значний економічний та соціальний ефект. Джерела інформації. 1. Вайнер А. Л. Термоэлектрические параметры и их измерение., Одесса «Негоциант» 1998 г. 68 с. 2. Ащеулов А. А., Величук Д. Д., Романюк И. С, Установка для экспресс контроля глубины охлаждения термоэлектрических микромодулей Пельтье. // ТКЭА 2007 №4 с 35-38. 5 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 44304 6 Підписне Тираж 28 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