Анізотропний термоелектричний приймач випромінювання

Анізотропний термоелектричний приймач випромінювання, що складається з термостата і чо Винахід відноситься до термоелектричних приладів і знайде застосування в теплопірокалориметри, оптиці і ІЧ-технщі Він призначений для контролю великих потоків променевої енергії, наприклад, лазерного випромінювання ВІДОМІ пристрої [1], що містять тепловирівнюючі і тепловіддаючі елементи, а також термопарні датчики Ці прилади дозволяють контролювати променеву енергію різних лазерних випромінювачів як в імпульсному, так і в неперервному режимах випромінювання Із існуючих аналогів найбільш близьким по технічній суті є анізотропний, термоелектричний приймач лазерного випромінювання [2], який працює в режимі оптичного пропускання Він складається з анізотропного термоелемента у вигляді прямокутної чотиригранної призми із оптично прозорого, термоелектричне анізотропного матеріалу і оптично прозорого термостата На верхній грані призми і нижній грані термостата розміщені оптично просвітлюючі шари Такий приймач дозволяє контролювати відносно невеликі густини променевої енергії - порядку 100 Вт/см2 при похибці 4% Однак наявність клеєвої прокладки між призмою і термостатом обмежує часову стабільність роботи приймача в результаті вигорання клею і значного погіршення його оптичного пропускання Тому досить актуальним є завдання збільшення часу роботи приймача, а також верхньої межі контрольованої енергії Вказане завдання розв'язується тим, що анізо тиригранної прямокутної призми з оптично прозорого термоелектричні анізотропного матеріалу, на поверхні якого розміщені оптично просвітлюючі шари, при цьому кристалографічні осі призми з максимальним і мінімальним коефіцієнтами термоЕРС розміщені в площині бокової грані призми а вісь із максимальною термоЕРС орієнтована під кутом Ф = агс^(хззХ22')°5 ДО нижнього ребра, який відрізняється тим, що оптично просвітлюючі шари розміщуються на бокових гранях призми тропний приймач лазерного випромінювання складається з термостата і анізотропного термоелемента, виконаного у вигляді прямокутної чотиригранної призми довжиною а, висотою b і шириною с з термоелектричне анізотропного, оптично прозорого в заданому спектрі довжин хвиль матеріалу, кристалографічні осі якого з максимальним і мінімальним значеннями термоЕРС знаходяться в площині бокової грані призми, при цьому вісь з максимальною термоЕРС орієнтована під кутом Ф = агс^(/ззХ22 ')° 5 А° нижнього ребра призми, а іі основа через діелектричний шар великої і теплопровідності знаходиться в тепловому контакті з термостатом із оптично прозорого матеріалу і бокові грані призми містять оптично просвітлюючі шари ВІДПОВІДНІСТЬ критерію "новизна" запропонованому пристрою забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки У винаході запропоновано принципово нове рішення для термоелементів, що працюють в режимі оптичного пропускання, яке полягає в тому, що традиційно неробочі бокові грані елемента вибрані в якості робочих, а традиційно робоча верхня грань - в якості неробочої Тому ознака, яка не зустрічається ні в одному з аналогів - "оптично просвітлюючі шари, розміщені на бокових гранях призми", забезпечує заявленому пристрою необхідний "винахідницький рівень" Промислове використання запропонованого CM ю 5 41572 фіцієнта термоЕРС матеріалу пластини 1. Підбором матеріалу з необхідними параметрами Да, х, r, |i з одного боку і геометричними розмірами пластини 1-з другого боку, можна створювати приймачі з необхідними параметрами в досить широкому динаміко-енергетичному інтервалі. Таблиця Тип прийма- Вольт- Порого- Максима- Час роватна чут- ва чутльна ча боти, /, ливість, S, ливість, густина, год 2 1 В-Вт" Ргппі Вт q0, Вт-см' винаходу не вимагає спеціальних технологій і матеріалів, його реалізація можлива на існуючих підприємствах оптичної, електронної і приладобудівної промисловості. На фіг. представлена схематична конструкція приймача. Анізотропний термоелектричний приймач містить анізотропний термоелемент 1, на бокових гранях якого розміщені оптично просвітлюючі шари 2, а до торцевих граней прикріплені електровиводи 3. Нижня грань термоелемента через діелектричний шар 4 знаходиться в тепловому контакті з термостатом 5. Анізотропний термоелемент 1 виготовлений із оптично прозорого в заданому спектрі частот анізотропного матеріалу у вигляді прямокутної чотиригранної призми, на бокових гранях якої розміщені просвітлюючі шари 2. Кристалографічна вісь з максимальною термоЕРС розміщена на боковій грані пластини і орієнтована під кутом cp=arctg(X33X22'1)0'5 де Хзз і Х 2 - значення коефіцієнта 2 теплопровідності в головних кристалографічних осях матеріалу термоелемента. Термостат 5 виготовлений з матеріалу з великою теплоємністю і теплопровідністю. Приймач працює наступним чином. Променева енергія густиною q 0 , попадаючи на одну з бокових граней пластини 1, проходить через її об'єм і виходить через другу бокову грань. Частина цієї енергії Aq поглинається об'ємом термоелемента, створюючи при цьому пропорціональний градієнт температури, направлений вздовж висоти Ъ пластини 1. Це, в свою чергу, приводить до появи на контактах 3 поперечної термоЕРС, яка однозначно визначає величину густини падаючого променевого ПОТОКУ q0. У випадку, коли довжина хвилі Х^ енергії, яка контролюється, знаходиться в області оптичної прозорості матеріалу пластини 1, то при хзз = Уаг Фо = 45° і р с « 1 вольт-ватна чутливість S приймача задається наступним чином 5=0,5 (/-r)2Acrz22'V Цс, де г, р - коефіцієнти відбивання і оптичного поглинання відповідно;Да = а 3 3 - агг * анізотропія кое Прототип АТПП-3 5 5.6-10" 8-10 J 10* 1,5-10^ 4 10 6,5-10'b Запропоно5-10J 8-10"^ ваний АТППБ-1А В таблиці 1 наведені характеристики приймача - прототипу АТПП-3 і запропонованого АТППБ-1А, виконаних на основі монокристалів антимоніду кадмію з наступними параметрами в області кімнатних температур: Да = 280 мкВ-К"1; Х22= 1,2-10 Вт (см-К'1); ц = 0,1 см'1. Оптично просвітлюючі шари створювались розпиленням сірчаного цинку, термостат 5 виготовлявся з міді. Вимірювання проводились при Т= 300К за допомогою вольтметра В7-21, в якості випромінювача використовувався лазер ЛГ31, густина енергії якого задавалась за допомогою концентратора і поділювача потужності. Аналіз представлених результатів показує, що запропонований приймач володіє кращими характеристиками і дозволяє контролювати більш високий рівень енергії на протязі більшого часу, ніж прототип. Приймач є зручним в експлуатації, може встановлюватись безпосередньо на виході випромінювача і дозволяє контролювати енергію при виконанні технологічних і інших задач з можливістю здійснення автоматичного управління рівня густини променевої енергії. Змінюючи геометричні розміри термоелемента, а також застосовуючи реальні матеріали, можна легко створити приймачі з необхідними характеристиками. ФІГ. 41572 ДП "Український інститут промислової власності "(Укрпатент) Україна, 04119, Київ-119, вул. сім'ї Хохлових, 15 (044) 456-20-90