本發(fā)明涉及一種改進的電學定標熱釋電探測器,也適用于類似要求的任何測輻射熱釋電探測器。
電學定標熱釋電探測器主要由信號電極、熱釋電晶體、電加熱層和光吸收層組成。為了避免電學加熱的電信號被容性耦合到前置放大器輸入端的問題,在加熱層和熱釋電材料之間加一隔離電極,并引入一絕緣層。在資料JonGeistandW.R.Blevin,AppliedOptics,Vol.12,No.11,P2532,1973中采用塑料薄膜作加熱層和隔離電極之間的絕緣,絕緣層的上面做電加熱層和光吸收層,下面蒸金電極接地作隔離電極,用環(huán)氧把熱釋電材料——鉭酸鋰(LiTaO3)薄片貼在隔離電極一面,在鉭酸鋰下面蒸金作信號電極。當探測器光吸收層接受到入射輻射,或者電加熱層中有電加熱時,這些功率都在加熱層中引起溫度變化,再由熱傳導到鉭酸鋰晶體上,產生熱釋電信號輸出。但是,由于塑料薄膜和環(huán)氧粘結層及涂敷時氣孔的引入,不但引起熱釋電晶體溫度變化的減小,還增加了橫向熱擴散的損失,從而使得探測器的響應率降低、有效響應面上的均勻性變差。
本發(fā)明的任務是要提供一種改進的電學定標熱釋電探測器,它克服由塑料薄膜和環(huán)氧粘結層帶來的問題,并保持電學隔離的優(yōu)點。
本發(fā)明的任務是這樣來完成的:在鉭酸鋰晶體的一面蒸金作信號電極,另一面全部蒸金作隔離電極,在隔離電極上沉積一層厚度小于1微米的絕緣層,在這個絕緣層上再做電學加熱層和光吸收層。這樣就去掉了作絕緣用的塑料薄膜及環(huán)氧粘結層。沉積的絕緣層厚度大大地小于塑料薄膜及環(huán)氧粘結層,對探測器熱性能的影響完全可以忽略,既起到了電學隔離的作用,又克服了塑料薄膜和環(huán)氧粘結層帶來的問題。
絕緣層的沉積有多種方法,可用真空鍍膜、真空濺射、分解沉積和機械涂膜。絕緣層的材料為二氧化硅、一氧化硅、硒化鋅、聚酯漆包線烘漆、酚醛漆包線烘漆和酯膠硅鋼片烘漆等。本發(fā)明推薦采用低溫分解沉積導熱性能好的二氧化硅。
低溫分解沉積二氧化硅,方法是將樣品放在一個低速轉動的園盤上,這個園盤加熱在500℃,用一個鐘罩將園盤罩起來,鐘罩上面設有進氣孔,低座下面有出氣孔。先用氮氣置換掉鐘罩內的空氣,再通硅烷和氧氣,硅烷在鐘罩內燃燒分解,變?yōu)槎趸韬退?,水汽由出氣孔走掉,二氧化硅沉積下來,在樣品上生成一層二氧化硅沉積層。
下面是本發(fā)明的最佳實施。并結合附圖對發(fā)明作進一步的描述。
圖一是本發(fā)明的側視圖。
圖二是本發(fā)明的頂視圖。
參照圖一,部分2是一塊加工并拋光好的熱釋電晶體(鉭酸鋰),其厚度約100微米,等厚度偏差小于0.5%,面積為φ20mm。將其用分析純HF腐蝕清潔處理后再真空蒸發(fā)金電極,在一面的中心蒸10×10mm2(圖中部分1),另一面蒸滿電極(圖中部分3),金電極方阻小于10Ω/□;在滿電極上,通過中心并與部分1一個邊垂直的滿電極邊緣上的兩點各欄檔一些后,沉積一層絕緣層(圖中部分4),其厚度約1000;在絕緣層上真空蒸發(fā)10×15mm2的鎳鉻層,方阻約400Ω/□,且其中心與下面的部分1重合,兩個長邊與滿電極邊緣因欄檔后無絕緣層的兩點垂直,并與部分1的兩個邊重合;在長形鎳鉻層的兩頭真空蒸發(fā)10×2.5mm2的厚金電極(圖中部分5),其方阻小于0.1Ω/□,在鎳鉻層中間蒸10×12mm2的金黑層(圖中部分6),其方阻約100Ω/□,作為光吸收層和電加熱層。引出線(圖中部分7)是這樣的:信號引出線在部分1的一個角上用導電膠粘結金絲引出;隔離電極引線在滿電極(部分3)邊緣無絕緣層的兩點用導電膠粘結金絲引出;電加熱引線和加熱電壓測量引線在部分5的兩個厚金電極上,用導電膠各粘結三根金絲引線。整個敏感體可以直接安裝在探測器基底上,也可以懸空安裝在探測器基底上。
沉積絕緣層的方法還可以施用于其他既要求絕緣又要求熱傳導好的地方,如測溫熱釋電探測器、光譜熱釋電探測器、高頻熱釋電探測器等。
1、一個由信號電極[1]、熱釋電晶體[2]、隔離電極[3]、光吸收層和電加熱層[6]組成的電學定標熱釋電探測器,其特征是在加熱層[6]與熱釋電晶體上的隔離電極[3]之間沉積有一層薄的絕緣層[4]。
2、按權利要求1規(guī)定的探測器,其特征是可以用真空鍍膜、真空濺射、分解沉積或機械涂膜方法來沉積該絕緣層〔4〕。
3、按權利要求1規(guī)定的探測器,其特征是沉積絕緣層的材料可以是二氧化硅、一氧化硅、硒化鋅和絕緣烘漆等絕緣材料。