[其他]激光測量錐腔型探測器

無效

• 申請號: 85100696
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100696A
• 公開（公告）日: 1986-10-01
• 發明（設計）人: 王樹鐸;何啟楦;榮淑芹
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: G01J1/04
• 分類號: G01J1/04
• 代理公司: 中國科學院物理研究所專利辦公室
• 代理人: 高存秀

本發明涉及一種用于測量激光輻射的強度的錐腔型的探測器。

錐腔型探測器是輻射測量用量熱式測器的一類，伊斯曼Eisemman1963年提出錐腔型探測器，并為其廣泛應用打下了基礎。現用于激光測量的這類探測器包括兩種結構設計：（1）金屬切削加工后涂復以黑色吸收層，如黃銅車削成錐腔型內壁涂復黑漆，或鋁加工成錐腔后陽極氧化并染黑。（2）用石墨車削加工成錐腔型（即“碳斗）。金屬涂黑探測器能承受的最大功率密度為1MW/cm²，現有“碳斗”靈敏度為98uv/J至1.3mv/J;響應時間＞1秒;測量周期1～20分鐘;面均勻性引入的誤差高達30%～60%

反映該技術的文件：

1.Eisenman.W.L，Bates，R.L.Merriam，J.D“Black????radiafion????defecfor”J.opt.Soc.Am????53，729，（1963）

用于激光測量的探測器，要求避免高功率密度的激光輻射造成的局部破壞，保證有效口徑內探測靈敏度的均勻性及盡可能快的響應速度以減少測量所需要的時間。本發明的目的在于設計一種錐腔型探測器，能直接承受＞100MW/cm²以上的高功率密度，將靈敏度和響應速度均提高10倍，面不均勻性引入的誤差減小到＜10%。而它的制造工藝能滿足作為測量儀器生產時成本和性能一致性的要求。

探測器主要由吸收體和微型金屬熱電偶組成的，而吸收體是該探測器的核心，為了上述的發明目的，我們制成了激光測量用錐腔型探測器的錐腔吸收體。這種錐腔是由一種既能寬光譜響應地吸收輻射（近于黑體），又能承受高功率密度輻射的材料做成，它使探測器的錐腔在相同口徑和錐角下。熱質量最小，即腔壁最薄。

按照對錐腔口徑和錐角的要求設計制成模具，然后在高溫、負壓、氮氣氛下，由碳氫化合物裂解后，使碳原子定向沉積在模型壁上。為了控制沉積層厚度，由控制沉積時間等因素，使沉積層可達到預先設計的值。經脫模即可得到錐腔，在腔體外壁真空蒸鍍一層導熱良好而絕緣的介質膜，膜厚在0.5～5u之間。

這種材料的吸收系數為0.7～0.84，接近黑體，比通常石墨結構致密，能在600℃以上高溫連續工作30分鐘，瞬時溫升可允許到1000℃，因而可承受500MW/cm²的功率密度。

其二這種錐腔壁厚可隨意設計，可控制在100um以下，是切削加工所無法達到的。因而熱容小，使靈敏度提高了10倍以上。

其三是這樣形成的石墨熱導率各向異性，恰好在橫向較高，有利于補償作為探測使用時的面均勻性。

其四是這種工藝簡便、效率高，只要加工好若干模具，便一次成型多個錐腔，而且模具可以反復使用，因而適于批量生產。

一、錐腔模具制做：用LY-12硬鋁，按設計孔徑和錐角加工錐體。如：底園直徑為20mm，錐角22.5°，表面拋光。

二、在高溫、負壓、氮氣氛下于碳氫化合物裂解后，使碳原子定向沉積在模具壁上，對壁厚的要求（如60或100um）是由控制時間等因素來實現的。

三、脫模取下錐腔，表面處理。

四、在錐腔外壁均勻地粘接微型金屬熱電偶，串聯成熱電堆，冷端安裝在根據錐腔尺寸和測量強度范圍設計、加工的熱沉上，成為探測體芯體。

五、將探測器芯體裝入外殼。外殼與芯體中間夾有兩層隔熱層和一層金屬屏蔽層。