шенствовании конструкции холодильников ток питания уменьшен до 2 А перепад увеличен до 130 К.

Термоэлектрические охладители использованы и для снижения температуры многоэлементных ИК дртекторов. Фирмой elnternatioral

Energy Conversions (США) разработан ряд таких ycTpouctB. При размерах приемной площадки около 0,25 см , температуре охлаждения около 196 К потребляемая термобатареей мощность составляет 6 Вт. Приемники излучения и холодильник помещены в корпус, откачанный до давления 10~ мм рт. ст. В различных вариантах использованы холодильники с количеством термоэлементов от 10 до 100, по-

7 9

Рис. Х].31. Устройство для термостатировании фотосопротивления анализатора жидкости гермоэлектрической батареей:

сопротивление; 7 - иакидиая гайка; 8, 9 - теплоизоляция из пенопласта; W - силикагель; - сетка осушителя (силикагеля) с кольцом; г2 - выводы фото-сопротивления и микротермистора; /3 - герметизация Эпоксидным компаундом; 14, 15 - токоподводы [23].

Рис. XI.32. Термостат для измерения характеристик фоторезисторов и фотоэлементов:

/ - резиновое уплотнение; 2 - прижимы; 3 - термоэлементы; 4 - охлаждающая подлэжка; 5 - окно; 6 - камера; 7 - медь-коистантановая термопара; 8 - основание термобатареи; 9, II - штуцеры; 10 - теплосъемная камера; 12 - стойка; /3 - основание; 14 - рельс моиохроматора [26]. ,

требляемой мощностью 4,5- 18 Вт и массой 0,2-0,45 кг. Испытания подтвердили высокую надежность приборов.

Для инфракрасных анализаторов жидкости разработаны термостаты, поддерживающие их температуру на заданном уровне (около 0°С) при изменении температуры окружающей среды в широких пределах (до +60°С) [23]. Вариант конструкции такого прибора приведен на рис. XI.31. Максимальный потребляемый ток 25 А, напряжение 0,25 В, термостатировалось фотосопротивление типа 1Ф-1.

Как и в Других приборах. Замена термобатареи более слаботочной позволяет упростить ее питание и уменьшить потери на переходных электрических сопрогивлениях.

С помощью термобатарей удобно производить исследования тем пературных и спектральных характеристик фотосопротивлений и фотоэлементов [26]. Схема такого прибора приведена на рис. XI.32. В нем для охлаждения использована двухкаскадная термобатарея с рабочей поверхностью 300 мм . К поверхности монтируется измеряемое изделие, максимальная потребляемая холодильником мощность 17 Вт, интервал регулируемых температур от -40 до 100°С.

Рис. XI.33. Термоэлектрическое охлаждающее устройство для ..болометра БКМ-1:

/ - корпус; 2 - шииы питания; 3 - термоэлемент; 4 - теплопереход; 5 - коллектор холодных спаев; 6 - болометр; 7 - мнкротермистор; 8 - пенопластовая изоляция [23].

Охлаждение термобатареями до 200 К фотокатодов электронно-оптических преобразователей позволяет повысить их чувствительность приблизительно в 10 раз. При таком использовании конструкция термоэлектрического охладителя должна обеспечивать отсутствие магнитных наводок.

Охладители болометров. Вариант микрохолодильника для охлаж-ления и стабилизации температуры болометра БКМ-1 приведен на рис. XI.33. В нем использован один термоэлемент с максимальным током питания 25 А и потребляемой мощностью 2,5 Вт; перепад температуры от 20°С составляет 52 К. Размеры прибора: диаметр 70 мм, длина 75 мм [23].

Охлаждение фотоумножителей. Применение термоэлектрического охлаждения для этой цели позволяет уменьшить темповой ток фотоумножителей и, соответственно, увеличить их чувствительность При охлаждении фотоумножителей с сурьмяно-цезиевым катодом от гсС до - 30°С темновой ток уменьшается в 20 - 30 раз. В первых отечественных холодильниках, разработанных в 1956 г. для ФЭУ-19Л1 и ФЭУ-11, охлаждению подвергался весь корпус фотоумножителя. Получено снижение температуры до - 12°С при естественно-конвективном теплообмене и - 20°С при отводе тепла проточной водой. Оптимальные токи холодильников 10 А, потребляемые мощности до 30 Вт. В более поздних конструкциях охлаждению подвергалась

только область фотокатода [16,23]. Конструкция такого устройства приведена на рис.XI.34. Применена двухкаскадная термобатарея: в первом каскаде валементов, во втором -2. При токе 38 А и потребляемой мощности 30,5 Вт достигнуто охлаждение - 40°С. Для охлаждения горячих спаев применена проточная вода. Разработан вариант и с принудительным воздушным охлаждением.

Известны зарубежные конструкции термостатов для фотоумножителей, обеспечивающие стабильность температуры ± 0,005°С в интервале от - 20°С до комнатной температуры.

Конструкция кольцевой однокаскадной батареи описана в работе [25]. От 21°С получено охлаждение -31°С, время выхода в режим 3,5 мин. Ток питания 37,5 А, потребляемая холодильником мощность 62 Вт.

Рис. XI.34. Холодильник для фотоумножителей:

/ - канал для отвода тепла от горячих спаев термобатареи проточной жидкостью; 2 - теплопроводящие накладки; 3 - штуцеры; 4 - корпус; 5 - термоэлементы первого каскада; б - термоэлементы второго каскада [23].

В ГСКБ ТФП разработана и выпущена серия холодильников Р-72КМ для фотоумножителей с катодом диаметром 5 см. Использованы двухкаскадные батареи из 18 термоэлементов при токе 40 А; потребляемая мощность 66 Вт, снижение температуры на 50 К. Охлаждение горячих спаев воздушное, принудительное от вентилятора. В улучшенной конструкции увеличена прочность, вероятность безотказной работы повышена до 0,9976, ресурс увеличен до 4,32 . 10* с. Разработаны также холодильники типа Ф-1, снижающие температуру от 323 до 293 К при потребляемой мощности 8 Вт с отводом тепла на корлус. Холодильниками Ф-2 пониженной мощности статируется температура в интервале 298 - 308 К при изменении температуры окружающей среды от 268 до 323 К. Применены термоэлементы сечением 2 X 2 мм с рабочим током 0,8 А.

Охладитель типа Фототерм рачработин для стабилизации и охлаждения фотоумножителей фЭУ-83, ФЭУ-93. Минимальные температуры охлаждения -40-=--50°С, в интервале от О до - 50°С точность

статирования ± 0,5 К- Отвод тепла от горячих спаев батареи производится жидким теплоносителем и воздушным обдувом. Потребляемая мощность 92 Вт [53]. Фототерм-2 предназначен для охлаждения фотокатодов умножителей ФЭУ-64, ФЭУ-79, ФЭУ-83. Параметры его аналогичны параметрам прибора Фототерм , потребляемая мощность 30 Вт. Использованы двухкаскадные батареи, отвод тепла производится воздушным радиатором [55]. В охладителе Фототерм-3 , применяемом с ФЭУ-93, использованы два однокаскадиых охладителя. Отвод тепла осуществляется проточной водой. Минимальная температура - 15°С, интервал изменения температуры охлаждающей воды 10 - 25°С, ток питания охладителей около 10 А, напряжение 2,2 В, время достижения минимальной температуры 15 мин [56].

Фирмой Valvo изготовлены охладители фотоумножителей с модулем РТ 11/20 или РТ 47/5 и током питания 18 А при напряже-

НИИ 1 в. Температура охлаждения - 10°С поддерживается контактным термометром с точностью ± 0,5 К. Теплоотвод от горячих спаев производится водяным теплообменником с насосом.

Перспективны конструкции, в которых холодильник размещен внутри вакуумного корпуса фотоэлектронного устройства. В этом случае достигается уменьшение потребляемой мощности приблизительно в 10 раз, его массы - в 100 раз, быстродействие увеличивается также приблизительно в 10 раз. При такой компоновке целесообразно применять пленочные термоэлементы.

Охладители диафрагм. При снижении температуры приемников излучения становится существенной фоновая засветка диафрагм. Влияние температуры диафрагм проявляется и при использовании макетов абсолютно черных тел. Снижение температуры диафрагм позволяет уменьшить их влияние при измерениях. Вариант диафрагмы с термоэлектрическим холодильником приведен на рис. XI.35. Термобатарея изготовлена из 12 термоэлементов высотой 4 мм и сечением

Рис. XI.35. Диафрагма с термоэлектрическим холодильником:

/ - основание холодильника; 2, 4 - коммутационные пластины; 3-термоэлементы; 5 -диафрагма [23].

2,3 X 2,3 мм*. Достигнуто охлаждение 264 К от 323 К при токе 5,5 А и потребляемой мощности 6,5 Вт [39].

Охладители рентгенорадиометрических и гамма-спектрометрических детекторов. Разрешающая способность детекторов, изготовленных из кремния, возрастает при снижении температуры до - 100°С. Для их охлаждения разработаны двух- и многокаскадные холодильники, в двухкаскадной батарее типа МХД-6 в первом каскаде применено 10 термоэлементов, во втором -2. При токе 12-14 А достигнуто максимальное охлаждение до -40°С, теплоотвод осуществлен проточной водой.

Для охлаждения детектора ДКРС и полевого транзистора разработана пятикаскадная термобатарея тийа ХКД-ЮО из 70 - 80 термоэлементов. При вакууме 10~5 мм рт. ст. достигаются охлаждения до температуры -100°С от 20°С. Отвод тепла от горячих спаев проточной водой, расход 2 л/мин, потребляемая холодильником мощность около 500 Вт [11, 24].

§ 4. Термоэлектрические охладители в приборостроении и измерительной технике

Микроскопные столики используются для исследований при температурах как выше, так и ниже комнатной. Разработано несколько вариантов столиков. В приборе, приведенном на рис. XI.36, приме-

пена термобатарея из четырех термоэлементов с естественным теп-лоотвопом; потребляемая мощность 2 Вт при токе 14 А, интервал устанавливаемых температур от - 7 до 60°С.

Для расширения температурного диапазона до - 25°С применено водяное охлаждение. В приборе использовано два термоэлемента с током питания 20 А, потребляемой мощностью 3 Вт. Улучшенный вариант такого прибора с предохранителем от запотевания и

Рис. XI.36. Микроскопный столик с естественным тепловым рассеянием:

/ - клеммы; 2 - коммутационные пластины; 3 - термоэлемент; 4- покрытие нз эпоксидной смолы; 5 основание; 6 - проходное отверстие

Рис. XI.37. Микроскопный столик с предохранителем от запотевания:

/ -основание из двух полуцилиндров; 2,3, /О - термоэлементы; 4 - холодные спаи для размещения предметного стекла; S, II - канал Для воды; € -клеммы; 7 -цилиндр для уплотняющей гофрированной резиновой трубки, присоединенной к тубусу микроскопа; 8 - герметизирующее стекло: 9 - защитное покрытие linoксидиой смолой; 12 - штуцеры; 13 - мнкротермистор МКМТ-16 [23].

термисторным датчиком температуры приведен на рис. XI.37. Рабочий ток составляет 20 А, потребляемая мощность 2 Вт, диапазон температур от - 25 до 50°С, расход воды для охлаждения 15 л/ч. Разработаны варианты столиков для работы в отраженном свете. Для контроля температуры применена медь-константановая термопара. Ток питания составляет 45 А, потребляемая мощность 3 Вт, максимальное -охлаждение около 25°С. Разработан микроскопный столик с герметичной камерой, позволяющий производить наблюдения в интервале давлений от 10 до 1,5 Ю мм рт. ст. Питание одно-каскадной термобатареи осуществляется током 30 А при напряжении 0,4 В, интервал регулируемых температур от -25 до 60°С. Расход воды Для охлаждения 0,5 л/мин [8]; разработчик - ВНИИТ.

Фирмой Valvo (ФРГ) разработан также вариант столика. В нем использована термобатарея из 12 элементов. При охлаждении горя-

чих спаев водой с температурой 10°С достигается снижение температуры до - 35°С. Максимальный нагрев столиком составляет 80°С.

Конденсационные термоэлектрические гигрометры позволяют определять влажность газовых сред по точке росы. Ее значение находится по температуре конденсации влаги на охлажденную термохолодильником поверхность. В простейших вариантах гигрометров выпадение влаги определяется визуально. В таком приборе использован термоэлемент, снижающий температуру поверхности конденсации на 30 К при токе 20 А и мощности 2 Вт.

Разработаны гигрометры периодического действия, у которых точка росы фиксируется по изменению поверхностной проводимости стекла, охлаждаемого термоэлементом. При токе 10 А и температуре окружающего воздуха - 20°С достигается охлаждение стекла до - 11°С. Цикл измерения 20 - 30 с, точка росы определяется с точностью ± 1 К [23].

В гигрометрах непрерывного действия использована двухкаскадная тер-

Рис. XI.38. Термобатарея гигрометра непрерывного действия: / - штуцеры охлаждения; 2, 9 - термоэлементы первого каскада; 3 - теплоизоляция; 4 - термоэлемент второго каскада; 5 - коммутационная пластина второго каскада; 6, 8 -коммутационные пластины; 7 - корпус; 10 - корпус из эпоксидной СМОЛЫ;

- теплоотводы [23].

мобатарея с вмонтированным на ее холодной поверхности зеркалом. Появление конденсата на поверхности зеркала определяется фотосопротивлением по изменению интенсивности отраженного от зеркала луча света. Температура выпадения влагн измеряется термопарой или микротермистором. Схема термобатареи гигрометра приведена на рис. XI.38. Прн максимальном охлаждении (-50° С) ток питания термобатареи составляет 60 А при напряжении 0,4 В; размер охлаждаемого зеркала 10 X 13 мм. Гигрометр точки росы М-116 разработан ГГО им. А. И. Воейкова.

Для расширения пределов измерения влажности использованы трехкаскадные термобатареи. В первом ее каскаде 15 термоэлементов, во втором-3, в третьем-1. При токе 42 А и падении напряжения 1,5 В получено охлаждение-70° С зеркала диаметром 20 мм. Расход охлаждающей воды 50 л/ч. Термобатарея применена в электронном индикаторе влажности ДДН-1 [23]. Вариант прибора описан также в работе [17].

Вакуумные ловушки с термоэлектрическими холодильниками используются для конденсации паров масла диффузионных насосов. Исследованиями установлено [23], что применение охлаждающих поверхностей с температурой от -40 до -50° С является вполне доста--точным для вымораживания паров масла. Эффективно применение двух- или трехкаскадных термоэлектрических холодильников. Условия для применения таких холодильников чрезвычайно благоприятные: теплоотвод осуществляется водяным охлаждением, в условиях высокого вакуума теплообмен охлаждаемых деталей ловушки с окружающей средой минимален. В 1957 г. в СССР впервые созданы ловушки