Разработка и исследования пленочных термоэлектрических преобразователей для измерения параметров лазерного излучения

• Автор: Опаричев, Евгений Борисович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 188 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕРМОЭЛЕКТРОДНЫЕ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫЕ СПЛАВЫ -ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПЛЕНОЧНЫХ НАКЛОННОКОНДЕНСИРОВАННЫХ ПРИЕМНИКОВ

ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (литературный обзор)

1Л. Модели термоэлектрических преобразователей

1.2. Измерения лазерного излучения и термоэлементы

на поперечном термоэлектрическом эффекте

1.3. Материалы для резисторов, нагревательных элементов и

термопар

1.4. Особенности испарения двухкомпонентных сплавов

Выводы по главе
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИСПАРЕНИЯ, МИКРОСТРУКТУРЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЛЕНОК МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ (теоретическая часть)
2.1. Основные параметры, характеристики и критерии выбора материалов пленочных анизотропных термопреобразователей
2.2. Условия экспериментов, исследований и измерений
2.3. Исследование особенностей испарения медноникелевого термоэлектродного сплава
2.4. Влияние условий конденсации и отжига на микроструктуру и электрические свойства пленок
Выводы по главе
- Л ~
3. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК
(экспериментальная часть)
3.1. Методика получения образцов пленок, исследований и измерений
3.2. Влияние условий конденсации на микроструктуру и свойства осаждаемых пленок
3.3. Влияние условий отжига на анизотропию свойств и поперечную термоэдс наклонноконденсированных пленок
Выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
АНИЗОТРОПНЫХ ПРИЕМНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ
(разработка и испытания опытных образцов)
4.1. Топология и конструкция пленочных анизотропных термоэлектрических преобразователей различного назначения
4.2. Метод изготовления и технологическая оснастка
4.3. Параметры, характеристики и примеры использования
Выводы по главе
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В связи с многообразием применения лазеров (оптических квантовых генераторов) в различных областях науки и техники и расширяющейся перспективой их использования выдвигается актуальная задача - разработка эффективных средств контроля параметров излучения и управления режимом их работы. Возникает необходимость на более высоком уровне контролировать у лазеров основные параметры -мощность, энергию и т.д. Особенно важным и проблематичным является создание чувствительных приёмно-преобразующих элементов -преобразователей для измерения мощности и энергии непрерывного и импульсного высокочастотного лазерного излучения превосходящих по быстродействию фотоэлектрические преобразователи, а по диапазону спектральной чувствительности термоэлектрические (термопарные) преобразователи. В этом направлении накоплен большой и разнообразный опыт физических экспериментов и технического конструирования, однако, только на уровне поискового характера и без обобщённого материаловедческого и технологического подхода, приводящего к достаточно рациональному практическому решению проблем.
Для измерения параметров лазерного излучения, несомненно, перспективны наклонноконденсированные плёнки на электроизолирующих и теплопроводящих подложках. Они работают в широком спектральном диапазоне, обладают высоким быстродействием, выдерживают потоки излучения большой плотности, несложны и удобны в эксплуатации. Принцип действия наклонноконденсированных плёнок заключается в возникновении термоэдс в плёнке в направлении параллельном подложке под действием падающего на её поверхность излучения. Условием появления этого эффекта в плёнках является наличие в них анизотропии термоэлектрических свойств. Анизотропный (поперечный) термоэлектрический эффект определяется главным образом наклонной

Обоснованность выбора темы и цели данной работы состоит в том, что оказалось возможным получить из изотропных материалов армированную текстуру!
У кристаллитов не было анизотропии свойств. У плёнок -анизотропия свойств есть благодаря анизотропии формы кристаллитов, их размеров и ориентации. В данном случае очень важно относительное электрическое и тепловое контактное сопротивление между кристаллитами. В этих пленках имеет место разрыхление микроструктуры, неоднородная и повышенная концентрация пор, примесей и дефектов, наличие оксидных прослоек и инородных включений (в изотропных материалах). Кроме того, наблюдается рассеяния носителей заряда на границе кристаллитов (в анизотропных полуметаллах и полупроводниках) и зависимость от направления кинетических свойств (энергия и импульс) плёнок.
Собственные исследования отличаются от исследования других плёночных наклонноконденсированных термоэлектрических
преобразователей тем, что учитываются необходимые и достаточные случаи:
материалы являются анизотропными и склонными к кристаллографической текстуре,
- материалы являются изотропными и склоны к анизотропной «армированной» текстуре,
- материалы являются изотропными и склоны к несовершенному контакту между кристаллитами;
- сочетание случаев, которые означают условия пригодности и которые налагаются друг на друга.
Способность материалов к текстурообразованию трудно предсказуема и пока может быть установлена только экспериментальными исследованиями. Поэтому можно говорить об условиях предпочтительности того или другого материала.