專利名稱：高靈敏探熱方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于精確探測(cè)溫度、熱量的方法和裝置。
現(xiàn)有的測(cè)溫方法如利用水銀材料、熱敏電阻等溫感元件測(cè)量溫度，其只能提供一種長時(shí)間較為穩(wěn)定且準(zhǔn)確度要求不高的技術(shù)領(lǐng)域，提供的溫度數(shù)據(jù)只能用于對(duì)溫度變化不是很靈敏的區(qū)域，如提供生活上使用的溫度指示，其無法準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)微熱量、能量及其變化的測(cè)量，對(duì)于科學(xué)研究、宇宙探測(cè)等領(lǐng)域，需要根據(jù)很微小的溫度變化，就能測(cè)量出一種準(zhǔn)確的溫度或熱量等結(jié)論的應(yīng)用領(lǐng)域，現(xiàn)有的測(cè)溫方法和裝置就不能滿足需要。
有鑒于此，如何能提供一種非常靈敏且能精確測(cè)熱的方法和裝置，并且在現(xiàn)有技術(shù)的條件下，這樣一種測(cè)溫方法和元件可以實(shí)現(xiàn)和能最經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)，正是本發(fā)明研創(chuàng)動(dòng)機(jī)所在。
本發(fā)明設(shè)計(jì)人憑借幾十年從事各類儀器儀表研究生產(chǎn)加工等領(lǐng)域的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在反復(fù)研究論證的基礎(chǔ)上，做一全新設(shè)計(jì)構(gòu)成，終得本發(fā)明的產(chǎn)生。
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種高靈敏探熱方法和裝置，具有精確、靈敏的測(cè)溫特性，且方法實(shí)用，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。
本發(fā)明的原理是根據(jù)超導(dǎo)體在工作溫度閥下呈零電阻的特性，則超導(dǎo)材料必定在越過臨界溫度附近有一個(gè)固定的溫度閥區(qū)域(以下簡稱“劇變閥”)，其阻值從接近零電阻急劇向常規(guī)電阻轉(zhuǎn)變，而在這一個(gè)溫度區(qū)間，超導(dǎo)材料必然存在一個(gè)超常規(guī)的極高的熱阻靈敏度，很小的一個(gè)微熱量變化就會(huì)引起一個(gè)很大的阻值變化，即此超導(dǎo)元件的阻值在劇變閥溫度區(qū)間對(duì)溫度、熱量極其靈敏，利用這一靈敏的特性，可以將不可判斷的微熱量變化用可觀的阻值變化來準(zhǔn)確的顯示出來；超過劇變閥溫度區(qū)域則進(jìn)入電阻的阻變閥區(qū)域，在此區(qū)域電阻隨溫度的變化明顯比劇變閥小，而溫度再升高超過阻變閥，電阻隨溫度的變化趨近于正常情況。
本發(fā)明的目的可按下述實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明高靈敏探熱方法其特征在于用激光將超導(dǎo)材料沉附成膜或真空濺射鍍膜，膜的兩端頭連接阻值測(cè)量線，將膜附在承膜基片上形成探測(cè)元件，將附有膜的承膜基片放入設(shè)有窗口的液氮控溫槽內(nèi)，承膜基片固定在液氮控溫槽內(nèi)而使膜正對(duì)液氮控溫槽的窗口，控制液氮控溫槽的溫度，使其處于超導(dǎo)材料所形成的膜的劇變閥溫度區(qū)域內(nèi)，將液氮控溫槽內(nèi)的窗口對(duì)準(zhǔn)被測(cè)溫物體，通過測(cè)量超導(dǎo)材料所形成膜的阻值來測(cè)量被測(cè)物體的溫度或幅射熱量。
本發(fā)明高靈敏探熱方法其進(jìn)一步特征在于在液氮控溫槽內(nèi)設(shè)有一與探測(cè)元件相同材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償元件，用于計(jì)算補(bǔ)償液氮控溫槽內(nèi)自身溫度漂移產(chǎn)生的影響。
本發(fā)明高靈敏探熱裝置其特征在于用激光將超導(dǎo)材料沉附成超導(dǎo)膜或真空濺射鍍膜，膜的兩端頭連接阻值測(cè)量線，將膜附在承膜基片上形成探測(cè)元件，將附有膜的承膜基片放入設(shè)有窗口的液氮控溫槽內(nèi)，承膜基片固定在液氮控溫槽內(nèi)而使膜正對(duì)液氮控溫槽的窗口，控制液氮控溫槽的溫度，使其處于超導(dǎo)材料所形成的膜的劇變閥溫度區(qū)域內(nèi)，將液氮控溫槽內(nèi)的窗口對(duì)準(zhǔn)被測(cè)溫物體，通過測(cè)量超導(dǎo)材料所形成膜的阻值來測(cè)量被測(cè)物體的溫度。
本發(fā)明進(jìn)一步特征在于液氮控溫槽設(shè)有窗口，液氮控溫槽內(nèi)固定附有超導(dǎo)材料制成的膜的承膜基片并使膜對(duì)準(zhǔn)窗口，膜的兩端頭連接阻值測(cè)量線；進(jìn)一步特征在于膜的形狀是由蛇形線狀組成所需接收面；另有一附有超導(dǎo)材料制成的膜的承膜基片固定在液氮控溫槽內(nèi)；在承膜基片的背面附與正面同樣形狀的阻值材料，做為電定標(biāo)復(fù)現(xiàn)接收的輻射熱量的加熱絲，用以實(shí)現(xiàn)絕對(duì)測(cè)量。
本發(fā)明的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)高靈敏的精確測(cè)溫，結(jié)構(gòu)簡單，使不可判斷的微熱量變化對(duì)應(yīng)于極可觀的阻值變化而被測(cè)定，可廣泛用于熱相關(guān)參量的精確測(cè)定，特別是微熱量測(cè)量，如應(yīng)用于宇宙大爆炸的背景溫度測(cè)量、尋找黑洞位置、各種波長的天體輻射測(cè)量、遙感、pJ、pW測(cè)量、電離輻射計(jì)量基準(zhǔn)、低溫輻射計(jì)量基準(zhǔn)、漫反射測(cè)量、單色弱光輻射測(cè)量、熱態(tài)勢(shì)分布測(cè)量、高精度控溫、熱矩陣元件等領(lǐng)域。
下面結(jié)合附圖例舉較佳實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明。


圖1為本發(fā)明超導(dǎo)材料阻值隨溫度變化的曲線圖。
圖2為本發(fā)明附有膜的承膜基片元件示意圖。
圖3為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
1……液氮控溫槽 2……窗口3……真空室 4……光欄板5……光欄 6……補(bǔ)償元件7……探測(cè)元件 8……模擬引線9……阻值測(cè)量線 10……電定標(biāo)加熱線11……承膜基片 12……超導(dǎo)膜13……金黑復(fù)蓋層14……阻值測(cè)量線21……劇變閥溫度區(qū)域22……阻變閥溫度區(qū)域23……正常變化溫度區(qū)域 24……大斜率曲線25……小斜率曲線本發(fā)明高靈敏探熱方法其特征在于用激光器將超導(dǎo)材料沉附成超導(dǎo)膜(或?yàn)R射鍍膜)12，超導(dǎo)膜12的兩端頭連接阻值測(cè)量線14，將超導(dǎo)膜附在承膜基片11上，將附有膜12的承膜基片11放入設(shè)有窗口2的液氮控溫槽1內(nèi)，承膜基片11固定在液氮控溫槽內(nèi)而使超導(dǎo)膜正對(duì)液氮控溫槽1的窗口2，控制液氮控溫槽1的溫度，使其處于超導(dǎo)材料所形成的膜的劇變閥溫度區(qū)域21內(nèi)，將液氮控溫槽1內(nèi)的窗口2對(duì)準(zhǔn)被測(cè)溫物體，則被測(cè)物體的輻射熱量可以準(zhǔn)確地被超導(dǎo)膜感受到，即使被測(cè)物體的溫度只有很小的變化，超導(dǎo)膜12的阻值也會(huì)有一個(gè)很大的變化，通過測(cè)量超導(dǎo)材料所形成超導(dǎo)膜12的阻值來測(cè)量被測(cè)物體的溫度或輻射熱量。
為了進(jìn)一步抵消液氮控溫槽的溫度漂移產(chǎn)生的影響，在液氮控溫槽內(nèi)設(shè)有一與探測(cè)元件7同樣材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償元件6，補(bǔ)償元件6可以與探測(cè)元件7處于液氮控溫槽內(nèi)同樣的溫度區(qū)域，但不會(huì)接收到物體的輻射熱量，則補(bǔ)償元件6上的溫度引起的阻值變化可以完全反應(yīng)出液氮控溫槽的溫度漂移產(chǎn)生的影響，在計(jì)算探測(cè)元件7的溫度時(shí)可以減去補(bǔ)償元件所測(cè)出的液氮控溫槽內(nèi)自身溫度漂移產(chǎn)生的影響。
本發(fā)明高靈敏探熱裝置其特征在于用激光器將超導(dǎo)材料沉附成膜或?yàn)R射鍍膜構(gòu)成超導(dǎo)膜12，超導(dǎo)膜12的兩端頭連接阻值測(cè)量線14，將超導(dǎo)膜12附在承膜基片11上形成探測(cè)元件7，將附有超導(dǎo)膜的承膜基片放入設(shè)有窗口的液氮控溫槽1內(nèi)，液氮控溫槽1內(nèi)為真空室3，真空使得液氮控溫槽的溫度漂移能達(dá)到最小，承膜基片11固定在液氮控溫槽內(nèi)而使膜正對(duì)液氮控溫槽1的窗口2，控制液氮控溫槽的溫度，使其處于超導(dǎo)材料所形成的膜的劇變閥溫度區(qū)域內(nèi)，將液氮控溫槽內(nèi)的窗口2對(duì)準(zhǔn)被測(cè)溫物體，通過測(cè)量超導(dǎo)材料所形成膜的阻值來測(cè)量被測(cè)物體的溫度；另外控溫槽有一加熱系統(tǒng)，以保證控溫槽工作在阻值劇變閥溫度區(qū)內(nèi)。
本發(fā)明進(jìn)一步特征在于液氮控溫槽設(shè)有窗口，液氮控溫槽內(nèi)固定附有超導(dǎo)材料制成的膜的承膜基片并使膜對(duì)準(zhǔn)窗口，超導(dǎo)膜12的兩端頭連接阻值測(cè)量線；進(jìn)一步特征在于膜的形狀為蛇形線狀構(gòu)成接收面；另有一附有超導(dǎo)材料制成的膜的承膜基片構(gòu)成的補(bǔ)償元件6固定在液氮控溫槽1內(nèi)，在液氮控溫槽內(nèi)設(shè)置光欄板4和光欄5，使被測(cè)物體產(chǎn)生的輻射熱只能被控測(cè)元件7接收，而隔斷對(duì)補(bǔ)償元件6的影響；在承膜基片的背面附與正面同樣形狀的用于電加熱的阻值材料，做為電加熱阻值線，這樣就可以通過電能復(fù)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)絕對(duì)測(cè)量。
綜上所述，本發(fā)明能利用超導(dǎo)元件阻值隨溫度急劇變化的特性，通過簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，來準(zhǔn)確的測(cè)量物體溫度或熱幅射量，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的一個(gè)技術(shù)難題，顯然本發(fā)明為一種新穎、進(jìn)步并深具實(shí)用性的新設(shè)計(jì)。當(dāng)然依據(jù)本發(fā)明的原理，采用如滲雜的半導(dǎo)體材料或其他材料，并使這些材料工作在阻值隨溫度有明顯變化的環(huán)境中，也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的接近效果。即以上所述乃是本發(fā)明的具體實(shí)施例及所運(yùn)用的技術(shù)原理，若依本發(fā)明的構(gòu)想所作的等效改變，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的范圍內(nèi)，特此說明。
權(quán)利要求
1.一種高靈敏探熱方法，其特征在于用激光將超導(dǎo)材料沉附成膜或真空濺射鍍膜，膜的兩端頭連接阻值測(cè)量線，將膜附在承膜基片上形成探測(cè)元件，將附有膜的承膜基片放入設(shè)有窗口的液氮控溫槽內(nèi)，承膜基片固定在液氮控溫槽內(nèi)而使膜正對(duì)液氮控溫槽的窗口，控制液氮控溫槽的溫度，使其處于超導(dǎo)材料所形成的膜的劇變閥溫度區(qū)域內(nèi)，將液氮控溫槽內(nèi)的窗口對(duì)準(zhǔn)被測(cè)溫物體，通過測(cè)量超導(dǎo)材料所形成膜的阻值來測(cè)量被測(cè)物體的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏探熱方法，其特征在于在液氮控溫槽內(nèi)設(shè)有一與探測(cè)元件完全相同材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償元件，用于計(jì)算補(bǔ)償液氮控溫槽內(nèi)自身溫度漂移產(chǎn)生的影響。
3.一種如權(quán)利要求1所述方法實(shí)現(xiàn)的高靈敏探熱裝置，其特征在于用激光將超導(dǎo)材料沉附成超導(dǎo)膜或真空濺射鍍膜，膜的兩端頭連接阻值測(cè)量線，將膜附在承膜基片上形成探測(cè)元件，將附有膜的承膜基片放入設(shè)有窗口的液氮控溫槽內(nèi)，承膜基片固定在液氮控溫槽內(nèi)而使膜正對(duì)液氮控溫槽的窗口，控制液氮控溫槽的溫度，使其處于超導(dǎo)材料所形成的膜的劇變閥溫度區(qū)域內(nèi)，將液氮控溫槽內(nèi)的窗口對(duì)準(zhǔn)被測(cè)溫物體，通過測(cè)量超導(dǎo)材料所形成膜的阻值來測(cè)量被測(cè)物體的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高靈敏探熱裝置，其特征在于液氮控溫槽設(shè)有窗口，液氮控溫槽內(nèi)固定附有超導(dǎo)材料制成的膜的承膜基片并使膜對(duì)準(zhǔn)窗口，膜的兩端頭連接阻值測(cè)量線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高靈敏探熱裝置，其特征在于膜的形狀是由蛇形線狀組成所需接收面。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的高靈敏探熱裝置，其特征在于另有一附有超導(dǎo)材料制成的膜的承膜基片固定在液氮控溫槽內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高靈敏探熱裝置，其特征在于在承膜基片的背面附與正面同樣形狀的阻值材料，用以實(shí)現(xiàn)絕對(duì)測(cè)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高靈敏探熱裝置，其特征在于超導(dǎo)材料是滲雜的半導(dǎo)體材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于精確探測(cè)溫度、熱量的方法和裝置。本發(fā)明高靈敏探熱方法其特征在于用激光將超導(dǎo)材料沉附成膜或真空濺射鍍膜,膜的兩端頭連接阻值測(cè)量線,將膜附在承膜基片上形成探測(cè)元件,將附有膜的承膜基片放入設(shè)有窗口的液氮控溫槽內(nèi),承膜基片固定在液氮控溫槽內(nèi)而使膜正對(duì)液氮控溫槽的窗口,控制液氮控溫槽的溫度,使其處于超導(dǎo)材料所形成的膜的劇變閥溫度區(qū)域內(nèi),將液氮控溫槽內(nèi)的窗口對(duì)準(zhǔn)被測(cè)溫物體,通過測(cè)量超導(dǎo)材料所形成膜的阻值來測(cè)量被測(cè)物體的溫度或輻射熱量。
文檔編號(hào)G01K7/16GK1333456SQ0012073
公開日2002年1月30日 申請(qǐng)日期2000年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月12日
發(fā)明者王慰平 申請(qǐng)人:王慰平