Анізотропний термоелектричний координатно-чутливий приймач випромінювання

Анізотропний термоелектричний приймач випромінювання, що містить термостатичний корпус з електровиводами і анізотропний термоелемент у вигляді прямокутної призми довжиною а, висотою b та шириною с, причому а=с>Ь, з термоелектрично анізотропного матеріалу, коефіцієнти термоЕРС якого в головних кристалографічних осях вибирають з співвідношення ПпППггПзз, а нижня робоча грань ах с знаходиться в тепловому конта кті з термостатичним корпусом, кожна з граней апс та cnb містить вздовж довжини а і ширини с рівномірно та симетрично розташовані через відстані а/n і с/п (п+1) точкові електричні мікроконтакти, під'єднані до ВІДПОВІДНИХ електричних виводів, який відрізняється тим, що кристалографічні осі з максимальним ПЦ І середнім П22 значеннями термоЕРС розташовані в площині, перпендикулярній бічним граням аиь, та орієнтовані під кутом е до р лінії перетину цієї площини та нижньої грані аПс, а кристаграфічна вісь з мінімальним значенням термоЕРС Пзз розташована в другій площині, яка перпендикулярна площинам aub та орієнтована під кутом D=0,5arcsin(n1i-D22)sin2n(niincos2D+D22Dsin2D•зз) 1 до нижньої грані аПс термоелемента. Корисна модель відноситься до термоелектричних приладів і знайде застосування в теплопірокалориметри, ІЧ- і лазерній техніці, електроніці та теплобаченні Він призначений для визначення розподілу променевих потоків в їх поперечному перерізі у широкому спектральному та енергетичному діапазонах ВІДОМІ пристрої [1], що містять тепловирівнюючі та тепловіддаючі деталі, а також анізотропні елементи Вони дозволяють визначати координати теплової плями, що викликана променевими потоками як в безперервному, так і в імпульсному режимах Із існуючих аналогів найбільш близьким по технічній суті є анізотропний термоелектричний координатно-чутливий приймач неселективного випромінювання, який працює в режимах як поверхневого, так і об'ємного поглинання, а також оптичної прозорості [2] Він складається з анізотропного термоелемента у вигляді чотирьохгранної прямокутної призми, електричних контактів із виводами та термостатуючого корпусу з діафрагмою Такий приймач характеризується різними характерами залежностей та величинами чутливостей вздовж довжини а і ширини с термоелемента Це приводить до ускладнення як методів, так і реєструючої апаратури та, ВІДПОВІДНО, виникнення великих похибок при визначенні координат теплових зображень Тому актуальним є завдання створення анізотройного термоелектричного приймача, який би характеризувався однаковою координатною чутливістю Вказане завдання розв'язується тим, що анізотропний термоелектричний приймач випромінювання на основі термостатуючого корпусу з електровиводами і анізотропного термоелемента у вигляді прямокутної призми довжиною а, висотою b та шириною с (a=ob) з термоелектрично анізотропного матеріалу, коефіцієнти термоЕРС якого в головних кристалографічних осях вибираються в співвідношенні (а-| і > а22 > «33 )> a нижня робоча грань (ахс) знаходиться в тепловому контакті з термостатуючим корпусом, кожна з граней (ахс) та (cxb) містить вздовж довжини а і ширини с, рівномірно та симетрично розташовані через відстані а/n і с/п (п+1) точкові електричні мікроконтакти, під'єднані до ВІДПОВІДНИХ електричних виводів, при цьому кристалографічні осі з максимальним (24)15 11 2005 (О 0) ^Ґ CD Т™ рС f 6Г *• ' '• 10496 сс-|і і середнім 0С22 значеннями термоЕРС розташовані в площині, перпендикулярній бічним граням (axb) та орієнтовані під кутом (р до лінії перетину цієї площини та нижньої грані (ахс), а кристалографічна вісь з мінімальним значенням термоЕРС азз розташована в другій площині, яка теж перпендикулярна площинам (axb) та орієнтована під кутом 2 2 D=0,5arcsin(nii-D22)sin2n(DiiDcos n+n22Dsin n1 •зз)" до нижньої грані (ахс) термоелемента. Відповідність критерію „новизна" запропонованому пристрою забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. У корисній моделі запропоновано принципово нове рішення для анізотропного приймача випромінювання на основі термостатуючого корпусу з електровиводами і анізотропного термоелемента у вигляді прямокутної призми довжиною а, висотою b та шириною с (a=ob) з термоелектрично анізотропного матеріалу, коефіцієнти термоЕРС якого в головних кристалографічних осях вибираються в співвідношенні (ос-|і > (*22 > «33 )> а нижня робоча грань (ахс) знаходиться в тепловому контакті з термостатуючим корпусом, кожна з граней (ахс) та (cxb) містить вздовж довжини а і ширини с, рівномірно та симетрично розташовані через відстані а/n і с/п (п+1) точкові електричні мікроконтакти, під'єднані до відповідних електричних виводів, при цьому кристалографічні осі з максимальним а-|-| і середнім ос22 значеннями термоЕРС розташовані в площині, перпендикулярній бічним граням (axb) та орієнтовані під кутом до лінії перетину цієї площини та нижньої грані (ахс), а кристалографічна вісь з мінімальним значенням термоЕРС азз розташована в другій площині, яка теж перпендикулярна площинам (axb) та орієнтована під кутом 2 2 Q=0,5arcsin(Dii-n22)s/n2D(DiiDcos D+D22Dsin n1 •зз)' до нижньої грані (ахс) термоелемента. Тому ознака, яка не зустрічається ні в одному з аналогів кристалографічні осі з максимальним щ -\ і середнім сх22 значеннями термоЕРС розташовані в площині, перпендикулярній бічним граням (axb) та орієнтовані під кутом е до лінії перетину цієї плор щини та нижньої грані (ахс), а кристалографічна вісь з мінімальним значенням термоЕРС азз Р03" ташована в другій площині, яка теж перпендикулярна площинам (axb) та орієнтована під кутом n=0,5arcsin(nii-n 2 2)sin2n(niiDcos 2 n+n22nsin 2 n•зз)"1 до нижньої грані (ахс) термоелемента, - забезпечує заявленому пристрою необхідний "винахідницький рівень". Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технологій і матеріалів, його реалізація можлива на існуючих підприємствах електронної і приладобудівної про-МИСЛОВОСТІ. Схематична конструкція запропонованого пристрою представлена на Фіг. 1 (вид зверху), Фіг.2 (вид збоку) та Фіг.З (кристалографічна орієнтація пластини). Анізотропний термоелектричний приймач (Фіг.1, 2) містить анізотропний елемент довжиною а, висотою b та шириною с (a=ob), який через теплопровідний діелектричний шар 2 (Фіг.2) знаходиться в тепловому контакті з корпусомтермостатом 6. Термоелемент (Фіг.З) виконано з термоелектрично анізотропного матеріалу (а-| і > (*22 > «33) У вигляді прямокутної чотиригранної призми довжиною а, висотою b та шириною с (a=ob) так, що кристалографічні осі з максимальним а-|-| і та середнім а.22 значеннями термоЕРС розміщено у площині АА'С'С, яка перпендикулярна площинам бічних граней (axb) і орієнтована під кутом < =45° до лінії перетину цієї р площини та нижньої робочої грані (ахс). Кристалографічна вісь з мінімальним значенням термоЕРС азз розташована в другій площині АА'В'В, яка також перпендикулярна площинам (axb) та орієнтована під кутом n=0,5arcsin(Dii-n22)sin2n(Diincos2D+D22nsin2DU 33 )' 1 до нижньої робочої грані (ахс) Кожна з бічних граней (axb) і (cxb) (Фіг.1) містить по (п+1) точкових електричних периферійних мікроконтактів 4, які рівномірно, відповідно через відстані а/n та с/п, розташовані вздовж довжини а та ширини с Контакти 4 за допомогою мікродротів 5 з'єднано з електровиводами 3, розташованими у корпусітермостаті 6. Чисельність необхідних мікроконтактів п визначається величиною заданої дозволяючої здатності анізотропного термоелектричного приймача по площі А = Дх Az та вибирається в межах 8 : п : [0,6а(г - 1)], де г - радіус точкового електроконтакту. У дослідному зразку запропонованого приймача анізотропний елемент виконано з монокристала антимоніда кадмію з наступними параметрами в області кімнатних температур «11 = а [001] = 560мкВ • К , «22 = «[100] = 430мкВ • К , «33 = «[010] = 280мкВ • К~1 к 2 1 (Т=300 К), 1 2 2 =1.5-10~ Вт(см • К)~ , о = 0,3(Ом • см)~ у вигляді пластини з а=с=16мм, Ь=0,5мм, з'єднаних з електровиводами за допомогою золотого дроту радіусом г=10мкм. Його дозволяюча здатність по площі Ф = Ах Az = 0,25 мм . Загальна кількість мікроконтактів при цьому складала Ni=124. Верхня робоча грань (ахс) термоелемента містила поглинаюче неселективне покриття з піровуглецю. Експериментальне дослідження цього приймача в режимі зовнішнього оптичного поглинання проводилось при когерентному та неселективному випромінюваннях. Когерентне випромінювання задавалось триколірним лазером ЛГ-126, який 10496 здатністю по площі при похибці не вище 5%. випромінює на довжинах хвиль 0,56, 1,12 та 2 3,36мкм енергію густиною 1 мВт/мм . Неселективне Змінюючи в певних границях відстані Ах і Az випромінювання задавалось за допомогою устаміж точковими мікроконтактами 4, можна вибирати новки "чорного тіла" АЧТ-1А, яка давала змогу за необхідне значення дозволяючої здатності по допомогою систем діафрагм і лінз задавати необплощі запропонованого приймача випромінювання у межах, що визначаються технологічними можлихідний геометричний розподіл енергії в її поперечвостями розташування електричних мікроконтакному перерізі. тів. Проведений аналіз отриманих результатів показує, що у випадку випромінювання з постійним у Застосування запропонованих приймачів рачасі розподілом енергетичної густини на верхній зом з відповідними аналоговими інтегральними суматорами, підключеними до комп'ютерів, дозвограні термоелемента при орієнтації кристалограляє отримувати як візуальну, так і чисельну інфофічних осей під кутами (prj=45°, а 4*0=19°, ЕРС рмацію розподілу густини променевої енергії різзнятих з відповідних контактів, идх (Ч) і них об'єктів, знизити їх похибки при визначенні представляються наступним чином координат теплових зображень у 2-3 рази. Разом з певними оптичними системами такі приймачі приидх(Я) = U A z (q) = (A + z)exp(-Bx 2 ) (1) водять до створення приладів, які дозволяють де А, В - постійні, які визначаються параметпроводити сканування пацієнтів, що, в кінцевому рами анізотропного термоелемента. рахунку, підвищує діагностичні можливості відпоДля випромінювань з повільним розподілом відної медичної техніки. енергетичної густини, запропонований приймач Література застосовується з відповідним аналітичним пере1. а.с. СССР 1141954. Анизотропный термотворювачем електричних потенціалів, які знімаэлектрический приемник неселективного излучеються з точкових мікроконтактів анізотропного ния /А.А. Ащеулов, В.И. Ильин, В.М. Кондратенко, термоелемента. Проведені дослідження показуИ.М. Раренко. БИ №18, 1985. ють, що відповідна інформаційно-аналітична об2. Патент України №65789. Анізотропний терробка електричних потенціалів дозволяє отримати моелектричний приймач випромінювання однозначну картину розподілу променевої енергії /А.А. Ащеулов, І.В. Гуцул. Бюл.№4, 18.04.04. в її поперечному перерізі із заданою дозволяючою Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. З 10406 Комп'ютерна верстка Л.Литвиненко 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 - 4 2 , 01601