Принцип работы термоэлектрических приемников излучения основан на использовании термоэлектрического эффекта (эффекта Зеебека), который заключается в появлении термо-ЭДС в цепи, состоящей из двух разнородных по составу проводников при условии, что между двумя их спаями имеется разность температур, т.е. контактные разности потенциалов на каждом спае различны.
Термоэлектрические приемники являются неселективными, и это основное их преимущество перед иными типами приемников. Широкозонность определяет области применения; такие приемники применяются для регистрации длинноволнового ИК-излучения в диапазоне более 10 мкм - в инфракрасной спектроскопии, измерениях лазерного излучения, в пирометрии. Также они находят использование для определения рентгеновского и гамма-излучения.
В качестве материалов для металлических термоэлементов используют сурьмяно-висмутовые спаи, серебро, железо, теллур, константан, хромель и различные сплавы этих веществ, а для полупроводниковых - сурьму, кремний, теллур, селен.
При необходимости чернения поглощающих поверхностей применяют окисные пленки нихрома, никеля и алюминия, чернение камфорной сажей либо покрытие металлической чернью.
Обычно сопротивление термоэлемента очень мало (не выше десятков ом), что обуславливает необходимость применения трансформаторного входа в качестве согласующего звена между приемником и усилителем. К недостаткам термоэлементов следует также отнести их большую инерционность - постоянная времени составляет десятки и сотни миллисекунд.
Добавлю, что приборы этой группы малоизвестны и весьма редко встречаются.
ПП-1 относится к группе (П)олостных (П)риёмников, т.е. тепловых приёмников калориметрического типа с объёмным поглощением. Эти изделия применяются как измерительные (метрологические) преобразователи лучистой энергии непрерывного лазерного излучения в диапазоне 0,25...15 мкм (по некоторым источникам до 30 мкм).
 | |
| |
| |
| |
| |
| |
|
Разработаны эти преобразователи во ВНИИ Оптико-Физических Измерений. Заводской паспорт от ПП-1.
Принцип действия приёмника основан на преобразовании энергии падающего на приёмный конус потока излучения в пропорциональный электрический сигнал. Конструктивно приёмник состоит из двух идентичных чувствительных узлов - рабочего и компенсационного. Термобатареи обоих узлов включены встречно.
Что внутри, через входное окно не видно совершенно. Абсолютная чернота.
Но так и задумано :)) его работа как раз в том, чтобы полностью поглощать весь входящий свет, не упуская ничего обратно
Полость приёмника имеет форму конуса с углом при вершине 15°, внутренняя поверхность которого имеет поглощающее покрытие с коэффициентом черноты не менее 0,99, а на наружную приклеена тонкая плёнка с напылённой термобатареей. Каждая из термобатарей состоит из 14 равномерно распределенных по конусу термопар, соединенных последовательно, с общим сопротивлением не более 10 кОм. Перед основанием полости размещается термостабилизированная ограничивающая круглая диафрагма диаметром 3 мм. Полостная конструкция коллектора обеспечивает высокую степень черноты и стойкость приемных поверхностей к воздействию мощных потоков лазерного излучения.
(фото Александра Назаренко)
(фото Александра Назаренко)
ПП-7 в целом подобен предыдущему приёмнику, но имеет некоторые конструктивные отличия. Полость приёмника у ПП-7 имеет вид призмы с плоским углом при вершине 12°. Перед основанием полости размещается термостабилизированная ограничивающая прямоугольная диафрагма размером 1x9 мм.
| |
| |
| |
|
Семейство (П)олупроводниковых (Р)адиационных (Т)ермо(Э)лементов включало в себя как минимум шесть приборов. Вот ПРТЭ-6, с примечательным заводским номером 2.
Данных про него мало. И вообще, эта группа приборов известна по одному-единственному образцу, с заводским паспортом. Причём в оригинальном паспорте шестого варианта даже не числится, он вписан от руки.
Неизвестен и материал чувствительного элемента, только его размер - 2,2х1,5 мм. Спектральный диапазон зависит от материала входного окна; мой образец, судя по виду, имел фильтр из иодида цезия и, значит, предназначен для работы с тепловым излучением 0,3...45 мкм. При этом входное окно явно потеряло рабочее состояние из-за поглощения влаги. Эти приборы весьма капризны к внешним условиям, храниться и работать они могли только при температурах не ниже +15 и не выше +25°С, и при невысокой влажности.
| Вольтовая чувствительность - 0,75 В/Вт |
| |
|
Производитель и область применения неизвестны; можно предположить, что эти изделия также родом из ВНИИОФИ.
(Р)адиационные (Т)ермоэлементы (Н)апыленные. Эти тонкопленочные термоэлементы применяются в качестве измерительных преобразователей потока излучения в диапазоне 0,4...25 мкм в электрический сигнал. Чувствительные элементы приборов - тонкопленочные висмут-сурьмяные термопары, которые размещены в герметичном корпусе.
Второй тип из этого семейства имеет приемный элемент, состоящий из четырех спаев-термопар общим сопротивлением 100 Ом; значение индекса "У" неизвестно. Обычно после номера ставили указание на тип входного окна (германиевое или сапфировое), но что за "У"?
| |
| Порог чувствительности в единичной полосе - 8х10-10 Вт/√Гц |
| |
| |
| |
| |
| Нестабильность чувствительности за год
- 5% |
Выпущен этот преобразователь, предположительно, каким-то из Опытных заводов "Эталон" (предприятий с таким названием в СССР было несколько, и пока не удалось привязать к определённому из них).
Источники:
1. Термоэлементы и
термоэлектрические устройства: Справочник
/Л. И. Анатычук.- Киев: Наук. думка, 1979.
2. РД 50-557-85. Государственная система
обеспечения единства измерений.
Термоэлементы радиационные напыленные
типа РТН. Методика поверки. Москва,
Издательство стандартов, 1985.
3. Н.Д. Быстров, А.В. Гришанов, В.Н. Гришанов. Управление мощными лазерными установками. Измерение параметров лазерного излучения..
Самара, Издательство СГАУ, 2006.
4. Жириков С. А. Источники и приемники излучения: учеб. пособие / С. А. Жириков, А. В. Федотов, А. А. Привезенцев. Пенза: ПАИИ,
2006.
5. М.Л. Бараночников. Приемники и
детекторы излучений. Электронная авторская
версия. Москва: 2017.