(рис. XIV. 13). Диэлектрическая подложка частично шунтирует ветви термопар, поэтому в первых вариантах конструкций параметры приемников не были высокими. В работе [29] такие приемники получены испарением на слюдяную подложку висмута и теллура. Из-за большой толщины слюды не получены существенные изменения чувствительности на воздухе и в вакууме. У термопар висмут- теллур сопротивление приемников 2-3 кОм, чувствительность на воздухе 3,5-5,0 В/Вт, в вакууме 15 В/Вт; у термопар сурьма- висмут сопротивление 30-50 Ом, чувствительность на воздухе 1,2 В/Вт, в вакууме 2,5 В/Вт; у термопар из сплава Гутгинса (97% висмута -f 3% Sb и 95% висмута + 5% олова) сопротивление 70-100 Ом, чувствительность на воздухе 1,6-2,2 В/Вт, в вакууме 5 В/Вт, инерционность, по-видимому, не более 1-2 с.

, 4 S 6 7

Рис. XIV.13. Конструкция пленочного термоэлемента:

/ - корпус; 2 - подложка из диэлектрика; 3, е ~ контакты; 4,7 - пленки ветвей термопары; 5- приемная площадка; 6 - чернь.

Применение тонких диэлектрических подложек (1-2 мкм) позволяет улучшить свойства приемников. В работе [9] пред.позкена конструкция приемника с диэлектрической подложкой из AlzOj, полученной электрохимическим окислением. Сопротивление термоэлемента 15 Ом, чувствительность в немодулированном потоке 1,85 В/Вт, постоянная времени 30-50 мс. Варианты пленочных термоэлементов описаны в работе [123], получены чувствительность 0,5-2,5 В/Вт, постоянная времени 40-80 мс. Сведения о технологии пленочных термоэлементоа приведены в работах [L68, 180], о пленочных термоэлементах из р- и n-Ge - в работе [163].

3. Конструкции компенсированных приемников

Приемники с металлическими термопарами содержат два идентичных включенных навстречу друг другу приемника, холодные части которых находятся в хорошем тепловом контакте. Один из приемников рабочий, второй засветке не подвергается. Такое вк-пю-чение уменьшает влияние локальных флуктуации температуры и позволяет повысить чувствительность приемников.

Компенсированный приемник с металлическими проволочными термопарами изображен на рис. XIV. 14 [142]. Черненые приемные п.пощадки подвешены на кварцевых нитях, термопары вмонтированы в центры площадок. Сведения о приемниках такого типа приведены в табл. XIV. 1. Компенсированный приемник [124] с коллектором прямоугольной формы 10 X 3 мм из меди толщиной 60 мкм изображен на рис. XIV. 15. Чувствительность 0,06 В/Вт, постоянная времени 6-8 с.

Вакуумные приемники, -разработанные в ДЭТИ. Расчет и условия оптимизации проведены Б. П. Козыревым и сотрудниками (см., например, работы [48-50, 52, 55]). Как правило, применялись термопары хромель-копель с сопротивлением 3,5-48 Ом. Чувствительность приемников 0,07-16,5 В/Вт, постоянная времени

0,6-21 с. Среди них п)иемники для ИКС-П, ИКС-12 с приемными площадками 0,6 X 4 мм. чувствительностью 2,5 В/Вт и постоянной времени т -= 0,6 с. Сопротивление одной термопары 6 Ом [48]. Схема приемника приведена на рис. XIV. 16. Разработаны также приемники с отражающими сферическими зеркалами (сопротивление термопар 11-38 Ом, чувствительность 1,8- 2,4 В/Вт).

Приемники с полупроводниковыми термопарами. Примером такого уст-

foйcтвa служит термопара Шварца 126, 184] (рис. XIV. 17). Две термопары из полупроводникового мате-

Рис. XIV. 14. Приемник

с металлическими термопарами:

3 - термо-

/ - керамический корпус; 2 - приемные площадки; - .tijinij-пары; 4 - кварцевые подвесы [142].

Рис. XIV. 15. Дифференциальный приемник с коллектором прямоугольной формы:

/ - корпус; 2 - коллекторы; 3 - выводы термопар [124].

риала вмонтированы в вакуумный баллон, давление в котором 10 - 10~°мм рт. ст. В нижней части баллона размещены геттеры, которые могут последовательно использоваться для возобновления вакуума. На острия ветвей термопар конденсаторной сваркой при-.

Рис. XIV. 16. Приемник излучения для ИКС-П ИКС-12-

/-приемные плошялк - о . ч, ru\\iz.

J .wnrin для Fiivv-ii, И1\С-12:

/ - приемные площадки; 2 - термопары: 3 - основание; 4 - электрические выводы: 5 - корпус [48].

Рис. XIV.17. Дифференциальная термопара Шварца: 1,2- шпильки из влагородиого металла; 3,4 - ветви термопар нз полупроводникового материала; 5,7 - приемные площадки: 6 - флкгорнтовое окно; 8 - диск из слюды; 9 - вакуумный баллон [112].

варены золотые приемные площадки толщиной 0,3 мкм. Рабочие поверхности п.пощадок чернятся. Шумы, возникающие при колебаниях температур приемника, компенсируются встречно включенной термопарой.

Состав материала термопар: р-ветвь - Си (27%), Ag (32%), Те (33%). Se (7%). S (1%), п-ветвь - смесь AgS и AgjSe. Коэффициент термоЭДС положительной ветви 240 мкВ/К, отрицательной - 45 мкВ/К для смеси AgS (85%) и AgSe (15%).

Разработаны вакуумные и воздушные варианты приемников. У вакуумных приемников приемные площадки имеют площадь 1-5 мм , сопротивление термопар 10-100 Ом, чувствительность при модуляции 5 Гц составляет 20-90 В/Вт, D* при 5 Гц - 3 X X 10 cмГц/ Вт *, постоянная времени 30 мс. У воздушных

SoTH. ед. 1,0

0.9 0.8 0.7

0,6 0,5

SoTH. ед. 1,0

8 12

16х

0,8 0,7

Рис. XIV. 18. Относительная спектральная чувствительность приемников излучения:

1,2 - фирмы сХильгер ; 3, 4 - ЛЭТИ; 5,6,7 - фирмы Карл Цейсе (ГДР) (о); /, 4, 5-БМК-З; 2, 3, 6-ИКС-16; /, 2, 3 - сурьмянистая чернь; 4, fi. 6- золотая чернь (б) [82].

приемников применены приемные площадки площадью 1-10 мм*, сопротивление термопар 30-300 Ом, чувствительность при модуляции 5 Гц 3 В/Вт, обнаружительная способность 2 Юсм-Гц X X Вт , постоянная времени 5-20 мс. Термопара Шварца по обнаружительной способности приближается к предельному значению для тепловых приемников. Для повышения быстродействия приемников их приемные площадки помещены в теплопроводящую атмосферу [195] (воздух, гелий).

Приемник ТП 0,3 X 3. По конструкции аналогичен приемнику Шварца. Сведения о приемнике приведены в табл. XIV. 1. При использовании окон из КВг чувствительность приемника равномерна в интервале 0,3-38 мкм [81].

Вакуумные компенсированные приемники ТК-3 X 1,5, ТК-1 X X 1,5, ТКС-3 X 1,5 предназначены для работы в интервале 1 - 30 мкм. Количество приемников 2, размеры приемных площадок (в миллиметрах) указаны в обозначениях, апертурные углы 120° и 60°, окно из КРС-5, сопротивление одного элемента 4-20 Ом, чувствительность 1-4 В/Вт; 3-10 В/Вт, пороговый поток 1 -Ю-Вт. Максимальный допустимый поток -0,001 Вт, постоянная времени 0,7-0,25 о [80].

Приемник ТМ-1,5 X 5. Термопара сопротивлением 1 Ом из Bi и Bi-Sn, Sy - 2В/Вт, Рд = 1 . 10 Вт, площадь приемной площадки 1,5 X 3 мм2.

В приемнике ТМ-0,5 X 4 термопара из хромель-.-копеля, == = ЗВ/Вт, Рд = 8-10- Вт, площадь приемной площадки 0,5x4 мм [76].

Дополнительные сведения о спектральных характеристиках ряда тепловых приемников можно найти в работах [82, 124] (рис. XIV. 18); о приемниках излучения, в том числе с полупроводниковыми штыревыми термоэлементами, - из работ [126,184].

Приемники с дифференциальными термопарами применяются для упрощения конструкции при сохранении относительно высокой температурной помехоустойчивости дифференциальных схем. В приемнике, изображенном на рис. XIV. 19, использована дифференциальная хромель-Копелева я термопара, измеряющая температуру 9 между корпусом и коллектором из- , I С< лучения. Коллектор изготовлен из

Рис. XIV. 19. Приемнике полусферическим коллектором:

/ -золотая полусфера; 2 - слюда; 3 -калибровочный нагреватель; 4 - дифференциальная термопара 1116].

80Л0Т0Й полусферы диаметром 1 см и массой 0,102 г, входное окно диаметром 0,56 см. Градуировка производится методом замещения с помощью нагревателя, расположенного на внутренней поверхности сферы. Чувствительность на воздухе около 2 Ю-В/Вт, постоянная времени т = 8 с [116].

Аналогично для измерения потоков радиации в качестве коллектора энергии излучения использован цилиндрический блок, разогрев Которого измеряется дифференциальной термопарой. Метод дифференциальной термопары нашел дальнейшее развитие в радиометрах Гардона [140, 141], представляющих собой констан-тановую п.частину, термостатированную на краю медным блоком. К центру пластины присоединен медный проводник, который вместе с блоком и пластиной образует дифференциальную термопару. В работе [111] для такой конструкции получена чувствительность 0,26 мВ/Вт при инерционности 0,3 с и сопротивлении 0,695 Ом. Чувствительность можно повысить, если приемную пластину разделить на секции и образовавшиеся при этом термопары соединить последовательно.

Для повышения помехоустойчивости используют дифференциальную термопару, один спай которой присоединен к приемной площадке, другой - к компенсирующему телу, теплоемкость которого и теплообмен с окружающей средой эквивалентны таковым приемной площадки [55]. По этому принципу разработаны многочисленные варианты приборов с приемниками излучения.

батарея из 50 элементов / 2

§ 3. Приемники с термопарными батареями

применение в приемниках излучения последовательно включенных термопар позволяет увеличить чувствительность, уменьшить инерционность, улучшить зонную характеристику и условия согласования приемника с регистрирующей аппаратурой.

1. Приемники с ппеночными термобатареями

В большинстве случаев при изготовлении пленочных приемников используют сплавы висмута или сурьмы.

Приемник Гарриса [142]. В нем применена воздушная термообщей площадью около 10 мм. Термоэлементы получены напылением на согнутую подложку из нитроцеллюлозы. Толщина пленок: 0,6 мкм для висмута и 1,07 мкм для сурьмы. Сопротивление батареи 50-80 Ом, чувствительность 0,4-0,5 >В/Вт, минимально регистрируемый сигнал около JO- Bt в полосе 1 Гц. Конструкция приемника приведена на рис. XIV. 20. Пленки с под-

Рис. XIV.20. Пленочная термобатарея Гарриса: ]

/ - пластина из алюминия, 2 - изоляционная пленка; 3 - пленки, образующие термопару [142].

ложками монтируются на оксидированные алюминиевые пластины, собираются в стопу и прижимаются друг к другу.

Рис. XIV.21. Напыленный термоэлектрический приемник. Размеры приемной площадки 1 X 1 мм, количество термопар 15 [194].

пленкойТлГиГй Zr5?0 rS Kf пл? использованы имеющий малые теп..опроводноь и~ мГтГр-; t=

шк ilJL Ь1ленныи термоэлектрический приемник. Размеры приемной площадки 0,25 х 0.25 мм [194].

ДиамгппРм ермоэлектрический приемник. Диамегр приемной площадки 2 мм, количество термопар

Рис. XIV.24. Напыленный термоэлектрический приемник. Размеры приемной площадки 0,12 X 0,12 мм, количество термопар Б [194]. Рис. XIV.25. Двадцатиэлементный детектор горизонтальной чувствительности. Зачернены горячиеспаи [194].

Рис. XIV.26. Цепочки из восьми термобатарей (каждая размером 0,4 Х 6 мм): в каждой батарее 40 спаев [194].

механической прочности. Для изготовления термобатарей пленки формвара укреплялись на стеклянном основании и через шаблон напылением на них наносились многочисленные ветви термоч.че-