[發(fā)明專(zhuān)利]溫度測(cè)量設(shè)備、設(shè)備制造方法以及包括該設(shè)備的碰撞點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580044622.7
• 申請(qǐng)日: 2015-08-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107076622A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬斯·弗朗西斯科·里瓦杜利亞費(fèi)爾南德斯;蒂尼·聰裴
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 圣地亞哥德孔波斯特拉大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01K7/36
• 分類(lèi)號(hào): G01K7/36
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 杜誠(chéng),陳煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及溫度測(cè)量設(shè)備以及制造溫度測(cè)量設(shè)備的方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有技術(shù)中，已知許多基于不同物理現(xiàn)象的允許溫度測(cè)量的設(shè)備。這些系統(tǒng)中的絕大多數(shù)旨在測(cè)量環(huán)境溫度。

在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US2014/105242中示出了溫度和濕度測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括納米粒子(碳納米管)和非導(dǎo)電聚合物層。

在美國(guó)專(zhuān)利No.4,603,372中公開(kāi)了包含導(dǎo)電膜、多個(gè)電極以及聚合物膜的集成電路。該系統(tǒng)用于測(cè)量環(huán)境的溫度和濕度。

所有這些溫度測(cè)量設(shè)備都具有復(fù)雜的配置(電極、納米粒子、導(dǎo)電膜和/或聚合物膜等)，并且溫度分辨率不足以及穩(wěn)定性差和分辨率低。

另一方面，還存在已知的用于確定粒子和/或輻射的碰撞點(diǎn)的位置的系統(tǒng)。

因此，美國(guó)專(zhuān)利No.US4898471公開(kāi)了一種在具有特定圖案的表面上的粒子檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于光束的施加以及基于對(duì)被表面反射的信號(hào)的測(cè)量。

美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US2012/293192公開(kāi)了一種光子和粒子檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于對(duì)當(dāng)光子或粒子撞擊系統(tǒng)時(shí)由光子或粒子產(chǎn)生的電荷的檢測(cè)。

[Mayer等，核科學(xué)研討會(huì)，1996，會(huì)議記錄，1996IEEE]公開(kāi)了一種具有亞毫米分辨率的用于測(cè)量輻射的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中還可確定輻射的位置，該系統(tǒng)基于CdZnTe檢測(cè)器的使用。

最后，[Lameres等，IEEE傳感器2010會(huì)議]公開(kāi)了一種輻射檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于由入射的輻射在系統(tǒng)中產(chǎn)生的電荷的累積，該系統(tǒng)同樣使得能夠指示該輻射碰撞的位置。

通常，這樣的檢測(cè)系統(tǒng)和現(xiàn)有技術(shù)中已知的其他系統(tǒng)需要復(fù)雜的電路，這使得它們是昂貴的并且具有高的故障敏感性，并且它們提供的分辨率在最好情況下達(dá)到約十分之幾度。

發(fā)明內(nèi)容

因此，需要至少解決上述問(wèn)題中的一些問(wèn)題的新的溫度測(cè)量設(shè)備和制造這樣的溫度測(cè)量設(shè)備的方法。本發(fā)明的目的是滿足所述需要。

根據(jù)第一方面，上述目的通過(guò)提供一種包括磁性金屬材料的薄膜片的溫度測(cè)量設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述薄膜片由多個(gè)區(qū)域形成并且所述多個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域包括電壓讀取裝置；使得在操作中并且在存在施加的磁場(chǎng)的情況下，所述多個(gè)區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域中的溫度變化在所述一個(gè)區(qū)域中產(chǎn)生電壓(即，在所述一個(gè)區(qū)域中引起電勢(shì)的變化)，所述電壓能夠通過(guò)對(duì)應(yīng)于所述一個(gè)區(qū)域的電壓讀取裝置來(lái)讀取。

以該方式，獲得簡(jiǎn)單且高效的溫度測(cè)量設(shè)備(即，不需要復(fù)雜的電路)。此外，因?yàn)楸∧て粍澐殖啥鄠€(gè)區(qū)域，所述多個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域均包括用于當(dāng)所述區(qū)域中發(fā)生溫度變化時(shí)獲得電壓測(cè)量值的讀取裝置，所以溫度測(cè)量設(shè)備能夠檢測(cè)在非常局部的點(diǎn)處的小的溫度變化。

另一方面，不需要任何特殊的膜沉積(這適于要測(cè)量溫度的表面)，并且可以使用任意類(lèi)型的鐵磁金屬材料。

此外，上述溫度測(cè)量設(shè)備是可以使用傳統(tǒng)技術(shù)并以降低的成本來(lái)制造的簡(jiǎn)單設(shè)備。本發(fā)明的設(shè)備對(duì)象的另一優(yōu)點(diǎn)是可以針對(duì)溫度測(cè)量獲得空間分辨率。

為了在薄膜片中獲得多個(gè)區(qū)域，如下文將描述的，必須通過(guò)光刻處理、掩模等將薄膜片進(jìn)行劃分。

基本上，設(shè)備的操作的技術(shù)描述基于以下前提。

可以通過(guò)一對(duì)動(dòng)力學(xué)方程來(lái)描述電子導(dǎo)體中的電荷傳遞和熱傳遞的基本系數(shù)，在所述動(dòng)力學(xué)方程中電流和熱流與它們的對(duì)應(yīng)共軛力即電場(chǎng)E和熱梯度▽T是線性相關(guān)的。由于電流J和熱U可以互相作用，所以定義了如下傳輸矩陣：其中，在對(duì)角線之外的元素通過(guò)昂薩格-開(kāi)爾文(Onsager-Kelvin)倒易關(guān)系而相關(guān)聯(lián)。該傳輸矩陣以熱電為基礎(chǔ)，通過(guò)珀?duì)柼?Peltier)系數(shù)提供了U與J之間的關(guān)系。

磁性金屬材料群的具有上/下磁自旋矩(術(shù)語(yǔ)“自旋”被理解為基本粒子或原子核的固有轉(zhuǎn)矩)特性的電子的不同態(tài)密度和費(fèi)米速度對(duì)于相反自旋方向而言產(chǎn)生不同的導(dǎo)電率。當(dāng)自旋弛豫時(shí)間大于矩的弛豫時(shí)間時(shí)，必須在遷移方程中考慮自旋相關(guān)部分。因此，存在基于昂薩格(Onsager)倒易的取決于自旋的塞貝克(Seebeck)系數(shù)和珀?duì)柼?Peltier)系數(shù)。另一方面，在磁性導(dǎo)體中，自旋軌道相互作用引入各向異性熱電電壓，作為溫度梯度與材料的磁化強(qiáng)度M之間的角度Θ的函數(shù)。這些是各向異性磁阻(anisotropic magnetoresistance,AMR)和平面霍爾效應(yīng)(planar Halleffect,PHE)的熱對(duì)應(yīng)部分(thermal counterparts)(昂薩格倒易)。在平面能斯特效應(yīng)(planar Nernst effect,PNE)中，橫向電壓通過(guò)下式與磁化強(qiáng)度M和角度Θ相關(guān)：