DE2653865A1

DE2653865A1 - Bolometer

Info

Publication number: DE2653865A1
Application number: DE19762653865
Authority: DE
Inventors: Jacques Leblanc
Original assignee: Individual
Current assignee: Bpifrance Financement SA
Priority date: 1975-11-26
Filing date: 1976-11-26
Publication date: 1977-06-08
Also published as: DE2653865C2; US4116063A

Description

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Jacques LEBLANC, 91120 Palaiseau,

Gerard DAMBIER, 78310 Elancourt,

NoEl CORON, 91430 Igny und

Jean-Pierre MOALIC, 78370 Plaisir (Frankreich)

Bolometer

Die Erfindung bezieht sich auf ein gekühltes Bolometer mit Temperaturstabilisierungsmitteln, einem für Temperaturschwankungen auf Grund einer Strahlung empfindlichen, einen Halbleiterkristall aufweisenden Organ, elektrischen Anschlußdrähten zur Verbindung des Kristalls mit einem äußeren Meßschaltkreis sowie zwischen dem Kristall und den Drähten angeordneten Verbindungselementen. Vorzugsweise handelt es sich

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9 C\ ■'■-. Q ο ς £

dabei um ein über dem Boden eines Kryostaten angeordnetes, mittels flüssigen Heliums auf Tiefsttemperaturen gekühltes Bolometer mit einem Kristall sehr kleiner Abmessungen.

Derartige Bolometer sind hochempfindlich und werden vor allem in der Astrophysik angewandt. Ihre Brauchbarkeit wird noch dadurch erhöht, daß der Kristall kleiner Abmessungen bei einer gegebenen Modulationsfrequenz nur ein sehr geringes Wärmeaufnahmevermögen besitzt.

Die elektrische Verbindung zwischen dem Kristall und dem Meßschaltkreis erfolgt herkömmlicherweise durch feine Metalldrähte, die mittels Indium an den Kristall angelötet sind. Indessen besitzen solche Lötstellen bei sehr tiefen Temperaturen ein häufig größeres Wärmeaufnahmevermögen als der Kristall selbst. Nun hat man auch bereits einen verhältnismäßig großen Kristall konstanten Querschnitts verwendet, von dem nur der Mittelabschnitt den TemperaturSchwankungen ausgesetzt war, auf denen das Meßsignal beruht, während sich die Lötstellen an nichtaktiven Abschnitten des Kristalls befanden. Jedoch besitzt ein solcher Kristall eine unnötig große Masse Halbleitermaterial, welches nicht thermisch kurzgeschlossen ist und daher die thermische Trägheit vergrößert. Darüber hinaus beschreibt die USA-Patentschrift 3 202 820 eine Anordnung, bei der die Verbindungselemente jeweils aus einem auf den Kristall aufgesetzten Kontakt und einer daran angeklebten isolierenden Faser mit einer leitenden Beschichtung bestehen. Jedoch trägt auch der Klebstoff zur Vergrößerung des Wärmeaufnahmevermögens bei, wobei noch hinzukommt, daß der Wärmeübergang über mehrere aufeinanderfolgende Elemente geschieht.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Mängel zu beseitigen und insbesondere bei Bolometern, die auf eine Temperatur von weniger als 5 K gekühlt werden, das Wärmeaufnahmevermögen gegenüber bekannten derartigen Bolometerformen wesentlich zu vermindern.

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Diese Aufgabe ist mit einem Bolometer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbindungselemente aus einer leitfähigen beschichtung von Fortsätzen des Kristalls bestehen, die mit diesem einstückig aus einem einzigen Halbleiterkörper gefertigt sind.

Dabei erfolgt die Aufbringung der Beschichtung vorzugsweise ohne jede Zwischenschicht. Dazu noch kann das Halbleitermaterial der Fortsätze nach dem Aufbringen der leitfähigen Beschichtung ganz oder teilweise entfernt werden, sofern die Beschichtung auch dann noch einen genügenden Oberflächenbereich des Kristalls oder des daran anschließenden Halbleitermaterials bedeckt. Jedenfalls kann ein Klebstoff, ein Lötmittel oder ein sonstiges Zusatzmaterial im Bereich des Kristalles entfallen.

Vorzugsweise besitzen die genannten Fortsätze des Kristalls die Form von Balken, wie sie durch Abätzen eines Teils des Halbleitermaterials entstehen, wobei sich das Profil der Fortsätze mit stetigem Übergang an den eigentlichen Kristall anschließen wird. Die Seschichtung im Bereich der Fortsätze kann ein IJ-, I-, T- oder kastenförmiges Profil aufweisen.

Der Kristall kann ein thermisches Substrat, vorzugsweise in Form eines monokristallinen Diamantstücks, tragen, welches wärmeleitfähig mit ihm verbunden ist. Herkömmlicherweise besteht ein solches Substrat aus einem sehr dünnen Metallblättchen oder aus einer kleinen Silicium- oder Quarzscheibe. In jedem Fall wird das Wärmeaufnahmevermögen eines solchen Substrats entscheidend sein im Vergleich zu demjenigen der erfindungsgemäßen Verbindungselemente mit den anschließenden Drähten. Indessen wird mit einem Substrat in Form eines monokristallinen Diamantstücks eine besonders geringe Wärmeträgheit erreicht.

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Mit einem solchen Substrat läßt sich im Vergleich zu dem Einstrahlungsquerschnitt eine sehr groSe Oberfläche (z.B. vom 10-faehen Flächeninhalt) erreichen ohne die Ansprecheigenschaften des Bolometers wesentlich zu vermindern, so daß damit ein z.B. für Eichzwecke sehr brauchbares Meßinstrument für Absolutwertmessungen erhalten werden kann.

Es hi sich gezeigt, daß ein monokristalliner Diamant in genügend große Scheiben (1 - 8 mm 0) sehr geringer Dicke (einige Hundertstel Millimeter) geschnitten werden kann und daß diese ungeachtet ihres geringen Wärmeaufnahmevermögens eine große Wärmeleitfähigkeit besitzen. Dies führt zur Vermeidung merklicher Wärmegefälle beim Auftreten höherer Modulationsfrequenzen. Andererseits können bei der eintreffenden Strahlung höhere Modulationsfrequenzen zugelassen werden, beispielsweise bis zu mehreren zehntausend Hz bei einem Durchmesser des Substrats von mehreren Millimetern, ohne Einbuße an Empfindlichkeit.

Bei seiner Anwendung zur absoluten Strahlungsmessung weist das erfindungsgemäße Bolometer ein nicht ebenes Substrat mit einem beträchtlichen Volumen auf, welches vorzugsweise die Form eines dünnwandigen und am Boden geschlossenen Hohlzylinders hat, der durch Bearbeiten eines natürlichen Diamanten gewonnen wird.

Vorzugsweise steht das Substrat mit dem empfindlichen Kristall entlang einer ebenen Fläche in Verbindung, und die so erhaltene Anordnung ist in einem vorzugsweise sphärischen reflektierenden Hohlraum mit einer begrenzten Einstrahlungsöffnung untergebracht.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen bezeichnet. Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren beschrieben. Von diesen zeigt

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2 b b 3 ^::> 6 5

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eines der Verbindungselemente im Entstehen,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein fertiges solches Verbindungselement ,

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Verbindungselements nach der Erfindung,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bdbmeters, sofern das empfindliche Organ einen Durchmesser von mehr als 0,8 mm haben soll,

Fig. 6 eine Draufsicht auf das empfindliche Organ mit den anschließenden Verbindungselementen, wie es durch chemische Bearbeitung einer dünnen Scheibe aus Halbleitermaterial zu erhalten ist, und

Fig. 7 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bolometers, die zur absoluten Strahlungsmessung ein hohlzylindrisches Substrat aufweist.

Nach Fig. 1 trägt das empfindliche Organ kein thermisches Substrat. Stattdessen ist die Oberfläche des Halbleiterkristalls selbst geschwärzt. Dieser Kristall besitzt die Form eines Ouaders. Die Schwärzung zur Absorption infraroter Strahlung, wie sie durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet ist, kann sich über alle vier Längsseiten des Kristalls erstrecken.

Stattdessen könnte auch (nicht dargestellt) ein absorbierendes Widerstandsmaterial auf einer isolierenden Zwischenschicht, beispielsweise aus Siliciumoxyd, aufgebracht sein, die sich selbst auf den betreffenden Flächen des Kristalles 1 befindet. Die Strahlung wird von einer nichtjdargestellten Optik sowie einem

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unterhalb des Kristalls angeordneten Hohlspiegel 2 innerhalb einer zentralen Ausnehmung einer Platte 3 aus sehr reinem Kupfer auf den Kristall geleitet. Die Kupferplatte 3 ist mit einem nicht dargestellten, flüssiges Helium enthaltenden Kryostaten verbunden.

Der ebenfalls nicht dargestellte Meßschaltkreis in Verbindung mit dem so weit beschriebenen Bolometer ist ein herkömmlicher. Er steht mit dem Kristall 1 über zwei metallische Anschlußdrähte 4 und 5 in Verbindung, die mit Indium auf je ein metallisiertes, monokristallines Quarzblättchen 6 bzw. 7 aufgelötet sind. Die Quarzblättchen selbst sind auf die Kupferplatte 3 aufgelötet. Sie isolieren die Drähte und das empfindliche Organ elektrisch gegenüber der Kupferplatte, während sie gleichzeitig eine gute Wärmeleitung zwischen der Kupferplatte und dem empfindlichen Organ ergeben.

Das empfindliche Organ weist zwei stirnseitig an den Kristall 1 anschließende balkenförmige Verbindungselemente 8 und 9 auf, die an ihren Außenenden 10 bzw. 11 auf die Quarzblättchen 6 und 7 aufgelötete Erweiterungen aufweisen.

Die Kupferplatte 3 bildet mit den Quarzblättchen 6 und 7 sowie den erweiterten Enden 10 und 11 der Verbindungselemente einen Thermostaten, in/dem diese Teile auf Grund der eintreffenden Strahlung praktisch keine TemperaturSchwankungen erfahren, während der Kristall 1 mit den Verbindungselementen 8 und 9 solchen Temperaturschwankungen unterworfen ist. Indessen geht das Meßsignal im wesentlichen auf den Kristall 1 allein zurück.

Das empfindliche Organ wird beispielsweise folgendermaßen erhalten:

Man geht aus von einem Stab eines geeigneten Halbleitermaterials, wie z.B. dotiertem Silicium oder Germanium, von 10 mm Länge und einem Querschnitt von 0,3 mm χ 0,3 mm. Unter Kontrolle

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mittels eines läikroskops ätzt man die Verbindungselemente bis auf die Enden 10 und II, die währenddessen wie der Kristall 1 durch einen überzug geschützt werden, bis auf einen Querschnitt von beispielsweise 0,03 mm χ 0,03 mm ab, so daß sich die aus der Figur ersichtliche Balkenform ergibt. Darauf wird auf drei Seiten der Balken, sei es durch Vakuumaufdampfung, sei es durch elektrische Abscheidung, wobei die vierte Seite abgedeckt wird, eine metallische Beschichtung aufgebracht, die auch die Enden 10 und 11 einschließt. Fig. 2 zeigt dieses Vorgehen, bei dem eine metallische Beschichtung 9a mit einem !I-förmigen Profil entsteht. 9b ist die schützende Abdeckung und 9c das einen Fortsatz des Kristalles 1 bildende Halbleitermaterial .

Nach Entfernen der Abdeckung 9b kann das Halbleitermaterial aus der Beschichtung 9a teilweise oder ganz entfernt werden. Das letztere ist dann der Fall, wenn die Beschichtung sich noch über einen anschließenden Bereich des Kristalles 1 selbst fortsetzt. Auf diese Weise bestehen die Verbindungselemente zumindest teilweise nur noch aus U-förmigen Metallprofilen (Fig. 3), die beispielsweise eine Kantenlänge von 50/um und 0,5 - 10/um Wandstärke haben können, je nach der gewünschten Wärmeleitfähigkeit. Das verwendete Material ist vorzugsweise Gold, welches entsprechend dotiert ist, um eine P- bzw. IT-Leitfähigkeit entsprechend dem verwendeten Halbleitermaterial zu besitzen.

Die so erhaltenen Verbindungselemente bilden zugleich die elektrische Verbindung zwischen dem Kristall 1 und dem Meßschaltkreis sowie eine mechanische und eine thermische Verbindung mit der Kupferplatte 3, wobei der Wärmewiderstand durch geeignete Wahl des Metalles und der Schichtdicke auf einfache Weise optimal eingestellt werden kann. Dabei besteht zwischen dem Kristall und der Metallbeschiehtung eine verhältnismäßig große Grenzfläche, da sich der Querschnitt vom Kristall zu dem verminderten Balkenquerschnitt der Verbindungs-

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elemente in der gezeigten Weise allmählich vermindern wird. Über diese gesamte Grenzfläche wird eine im wesentlichen homogene Stromverteilung auftreten, womit lokale Erwärmungen vermieden v/erden. Damit wird ein sehr geringes Kontaktrauschen erreicht.

Die Erweiterungen an den Enden 10 und 11 der Verbindungselemente können unter Umstänfen wegfallen. In diesem Fall sind die dünnen Profilabschnitte unmittelbar mit den Ouarzblättchen und den Anschlußdrähten verbunden. Ferner können die Verbindungselemente anstatt auf gegenüberliegenden Seiten des Kristalls auch etwa an der gleichen Seite desselben auftreten. Sodann können sie bzw. die metallische Beschichtung auch einen anderen, z.B. einen I- oder T-förmigen Querschnitt aufweisen.

Fig. 4 zeigt einen quadratischen Querschnitt mit einer ringsherum/reichenden Metal!beschichtung 9d, die auf gleiche Weise hergestellt sein kann, wie vorausgehend beschrieben, jedoch wird in diesem FrIl das Halbleitermaterial 9e nicht nachträglich entfernt. Der thermische Widerstand solcher Verbindungselemente kann dabei zusätzlich durch die Wahl der Dotierung des Halbleitermaterials wie durch die Bemessung seines Querschnitts und der Länge der Verbindungselemente beeinflußt werden.

Fig. 5 zeigt ein Bolometer, bei dem der Kristall 13 ein thermisches Substrat 12 verhältnismäßig großer. Abmessungen trägt. Der Kristall 13 und die anschließenden Verbindungselemente 14 und 15 mit ihren erweiterten Enden 16 und 17 können auf die gleiche Weise hergestellt sein, wie vorausgehend beschrieben. Dabei jedoch weist der Kristall im wesentlichen die Form eines Würfels mit z.B. 0,3 mm Kantenlänge auf, während die balkenförmigen Abschnitte der Verbindungselemente einen hohlen Querschnitt von 0,05 mm χ 0,05 mm haben mögen.

Das Substrat I⁹ besteht aus einer Scheibe, die so dünn wie möglich (Dicke geringer als 100 um) aus einem Naturdiamanten

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ORiGINAL IMSPECTBD

2 ό 5 3 i 6 5

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solcher Abmessungen geschnitten ist, daß ein Kreis mit dem Enddurchmesser des Substrats in die abgeschnittene Rohscheibe einbeschrieben werden kann. Genauer gesagt braucht das fertige Substrat nicht genau kreisrund und nicht einmal regelmäßig geformt zu sein, da eine sehr geringe Dicke des Substrats, ohne daß dieses Bruchmarken aufweist, einem Substrat regelmäßiger Form mit Bruchmarken oder größerer Dicke vorzuziehen ist. Beispielsweise ist es gelungen, geeignete Diamantscheiben mit einer Dicke von 80 ,um bei einem Durchmesser von 5 mm herzustellen.

Die Rückseite des Substrats wird durch Vakuumaufdampfung mit einer Nickel-Chrom-Legierung einer solchen Dicke überzogen, daß der Flächenwiderstand (E_Q) etwa 110Ω beträgt, womit eine Anpassung an den Wert von Diamant (2,38) und den Vakuumwiderstand erreicht wird derart, daß eine maximale Absorption resultiert.

Die Vorderseite des Substrats 12 kann zur weiteren Verbesserung der Absorption eine Schicht 12a eines üblichen Absorptionsmaterials tragen.

Das Substrat 12 ist auf dem Kristall 13 durch Verklebung oder Verlötung befestigt, wozu die betreffende Stelle des Substrats durch eine elektrolytische Vergoldung verstärkt sein kann. Das Wärmeaufnahmevermögen von Diamant beträgt bei sehr niedrigen Temperaturen etwa 1/10 desjenigen reinen Siliciums, wodurch sich die Ansprechempfindlichkeit auf das Dreifache steigern läßt.

Wie die Figur zeigt, ist das so erhaltene empfindliche Organ in der Mitte eines sphärischen Hohlraumes in einem wärmeleitfähigen Block aus zwei Stücken 18a und 18b sehr reinen Kupfers angeordnet, die miteinander durch Schrauben 19 und 20 verbunden sind. Die zu dem zugehörigen I.Ießschaltkreis führenden Anschlußdrähte 23 und 24 sind wiederum mit zwei beidseitig metallisierten

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monokristallinen Quarzblättchen, 21 und 2Ϊ, verlötet, die über zwei ebenfalls angelötete Kupfer- oder Goldstäbchen 25 und 26 mit den Enden 16 bzw. 17 der Verbindungselemente 14 und 15 verbunden sind, um die elektrische, thermische und mechanische Verbindung herzustellen. Der aus den beiden Stücken 18a und 18b bestehende Kupferblock ist selbst mit dem Kryostaten verbunden, wozu er im Bereich seines Bodens öffnungen 27 und 28 zur Aufnahme entsprechender Befestigungsmittel auf v/eist.

Durch die Verwendung balkenförmiger Verbindungselemente und elektrolytischer Beschichtungen sowie eine möglichst weitgehende Reduzierung der Masse des Halbleitermaterial (bei-

spielsweise auf 50 /um ) läßt sich eine wesentlich höhere Ansprechempfindlichkeit als bei herkömmlichen Bolometern erreichen. Dabei tritt ein sehr geringes Kontaktrauschen auf. Durch die Vermeidung manueller Lötvorgänge entfällt eine Beeinflussung des Halbleitermaterials in der Tiefe, welches gleichzeitig ein sehr geringes Volumen haben kann. Darüber hinaus läßt sich das erfindungsgemäße Bolometer leicht und zuverlässig serienmäßig herstellen.

In Fig. 6 ist in Draufsicht ein empfindliches Organ gezeigt, welches auf folgende Weise erhallten wird:

Eine Halbleiterscheibe sehr geringer Dicke (von beispielsweise 30 /um) und verhältnismäßig großer Oberfläche (z.B. 10 mm χ 10 mm) wird auf chemischem Wege bearbeitet. Dabei entsteht durch entsprechende Abdeckung ein zentraler Kristall 31, von dem nach vier Seiten kreuzweise die Verbindungselemente 32 - 35 bildende bandförmige Fortsätze mit erweiterten Enden 36 - 39 ausgehen. Nun wird auf das Ganze auf einer Seite eine Metallschicht aufgebracht, derart, daß auf dem Kristall 31 zwei voneinander getrennte Schichtbereiche 40 und 41 entstehen, deren jeder mit der Beschichtung zweier Verbindungselemente zusammenhängt. Die beschichteten Enden 36 - 39\rerden

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auf metallisierte C-uarzplättchen 42 - 45 aufgelötet, die ihrerseits auf die beschriebene Weise mit einem Kryostaten in Verbindung stehen. Überdies werden zwei der Enden 36 der Verbindungselemente, die mit jeweils einem der beiden Bereiche 40 und 41 in Verbindung stehen, mit den zum lle^p— schaltkreis führenden Anschlußdrähten 46 und 47 verbunden.

Außer der Einfachheit ihrer Herstellung bietet diese Ausführungsform den Vorteil einer guten mechanischen Festigkeit auf Grund der geringen Hasse des ICristalls 31 und seiner Verankerung mittels vier Verbindungselementen an dem Kryostaten. Dabe-"i kann aber die empfindliche Zone des Kristalls (Zone zwischen den metallisierten Bereichen 40 und 41) eine große Oberfläche aufweisen, v/ie dies für die Messung von Strahlung im entfernt liegenden Infrarotbereich interessant ist. Die vier Verbindungselemente 32 - 35 gewährleisten eine gute Wärmeableitung, während die elektrische Verbindung des Kristalls über verhältnismäßig große OberfläcLenbereiche geschieht, in denen eine weitgehend homogene Stromverteilung auftritt.

Bei allen bisher beschriebenen Ausführungsformen tritt an der Anschlußstelle der metallischen Beschichtung der Verbindungselemente an dem Kristall eine kontinuierliche Querschnittserweiterung zu einer großen Kontaktfläche auf. Auf diese Weise wird in dem Kristall eine symmetrische und homogene Stromverteilung längs Äquipotentialflächen erreicht, während andererseits das Volumen des Kristalls wegen der Sauberkeit der Kontaktierung auf ein Minimum gebracht v/erden kann. Der empfindliche Kristallbereich kann nach vorheriger durchgehender Beschichtung durch atzen freigelegt werden. Die an den Kristall anschließenden Verbindungselemente bilden kalibrierte Wärmeableitungen.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, wie sie für absolute Strahlungsmessungen zu Eichzwecken bestens geeignet ist. Dabei befindet sich innerhalb eines reflektierenden sphärischen

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ORiSiNAL IMSPECTED

L '.. O -· O O ü

Loiilraumes in einem aus drei Stücken 52 - 54 mittels Schrauben 50 und 51 zusammengesetzten üeinstkupferblock ein Substrat 55 in Form eines Diamantstücks verhältnismäßig großen Volumens in Verbindung mit einem temperaturempfindlichen IIalbleiterkristall 50.

Das Substrat 55 hat die Form eines am Boden geschlossenen Hohlzylinders mit einer mittleren Wandstärke von beispielsweise 100 /um und ist durch Bearbeitung eines Näturdiamanten hergestellt.

Der Kristall 56 ist auf die bereits beschriebene Weise mit dem Böden des Hohlzylinders verbunden/Wie im Beispiel der Fig. 5 steht er über zwei Kupfer- oder Goldstäbchen, 58 und 59, mit metallisierten Quarzblättchen, 60 und 61, in Verbindung, die ihrerseits auf das Eupferstück 54 aufgelötet sind. Auch sind die Anschlußdrähte 62 und 63 an die quarzblättchen 60 und 61 angelötet.

Zur zusätzlichen Fixierung ist der obere Rand des Substrates 55 durch vier Fäden, wie z.B. 48 und 49, aus schmelzgezogenem Silicium mit dem Kupferstück 52 verbunden. Die Innen- und Außenflächen des Substrats sind mit einem absorbierenden Widerstands- oder Diffusionsmaterial überzogen, das der Wellenlänge Rechnung trägt, bei welcher das Bolometer Verwendung finden soll.

Der Hohlraum innerhalb des Kupferblockes ist durch eine Blende 57 mit einer kalibrierten Sinstrahlungsöffnung eines

Durchmessers 0_ abgedeckt.·Bei einem Durchmesser 0 =2 mm e e

kann zwischen der Innenfläche des Substrats 55 und der genannten Einstrahlungsöffnung ein Verhältnis 10 : 1 bestehen, was einen theoretischen Bolometerwirküngsgrad von über 98 % unter Berücksichtigung dsr Be-flexionsverluste ergibt. '

Durch die Aushöhlung des Substrats erreicht man eine beträchtliche Reduzierung des Volumens und damit des Wärmeauf-

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■ " ■ - ORIGINAL INSPECTED

nahmevermögens im Verhältnis zu der absorbierenden Cberflr!che. iodann aber snielt die Aushöhlung auch die Holle einer Strahlenfalle, was gleichfalls der Empfindlichkeit und der.: "..'irkunesgrad des jjolometers zugutekommt. Ein derartiges iloloiaeter ist sehr interessant für die absolute Strahlungsmessung im Infrarotbereich.

- Patentansprüche -

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sr;; jsiiUKL rV

Leerseite

Claims

26;· Jc

Patentansprüche

1. Gekühltes Bolometer mit Temperaturstabilisierungsmitteln, einem für Temperaturschwankungen auf Grund einer Strahlung empfindlichen, einen Halbleiterkristall aufweisenden Organ, elektrischen Anschlußdrähten zur Verbindung des Kristalls mit einem äußeren Meßschaltkreis sowie zwischen dem Kristall und den Drähten angeordneten Verbindungselementen, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungselemente (z.B. 8, 9; 14, 15; 32 - 35) aus einer leitfähigen Beschichtung (z.B. 9a, 9d) von Fortsätzen (z.B. 9c, 9e) des Kristalls (1, 13, 31, 56) bestehen, die mit diesem einstückig aus einem einzigen Halbleiterkörper gefertigt sind.

2. Bolometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Beschichtung (z.B. 9a, 9d) der Fortsätze (z.B. 9c, 9e) eine ohne jede Zwischenschicht aufgebrachte Metallbeschichtung ist, die zugleich anschließende Oberflächenbereiche (z.B. 40, 41) des Kristalls (1, 13, 31, 56) selbst bedeckt.

3. Bolometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortsätze (z.B. 9c, 9e) die Form von Balken haben, wie sie durch Abätzen eines Teils des Halbleitermaterials entstehen.

4. Bolometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Fortsätze (z.B. 9c, 9e) mit stetigem Übergang an den Kristall (1, 13, 31, 56) anschließt.

5. Bolometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial der Fortsätze (z.B. 9c) aus der Metallbeschichtung (9a) ganz oder teilweise entfernt ist.

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S. bolometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daS die Beschichtung (z.rs. 9a, 9d) der Fortsätze (z.B. 9c, 9e) ein U-, I-, T- oder kastenförmiges Profil auf v/eist.

7. Bolometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungselemente (z.B. S, 9; 14, 15; 32 - 35) au^? gegenüberliegenden Seiten von dem Kristall (1, 13, 31, 58) ausgehen.

S. Bolometer nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristall (31) mitsamt den Fortsätzen (3? - 35) aus einem dünnen Blättchen Halbleitermaterial gebildet ist, daß insgesamt vier balkenförmige Fortsätze kreuzförmig um den Kristall herum auftreten und daS der Kristall zwei voneinander getrennte, an die Beschichtung je zweier Fortsätze anschließende Eeschbhtungsbereiche (40, 41) aufweist.

9. Bolometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungselemente (z.B. 8, 9; 14, 15; 32 - 35) an ihren Außenenden (z.B. 10, 11; 16, 17; 36 - 39) Erweiterungen aufweisen.

10. Bolometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungselemente (z.B. S, 9; 16, 17; 32 - 35) sich unter Zwischenfügung von Quarzblättchen (6, 7; 21, 22; 42 - 45; 60, 61) auf einem wärmeleitfähigen Körper (z.B. 18a, 18b; 52 - 54), vorzugsweise aus Reinkupfer, abstützen.

11. Bolometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Außenenden (z.B. 16, 17) der Verbindungselemente (z.3. 14, 15) unter Zwischenfügung gutleitender Hetallstäbchen (25, 26; 58, 59), z.B. aus Kupfer oder Gold, abgestützt und/oder mit den Anschlußdrähten (23, 24; 62, 63) verbunden sind.

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^gooögo

12. Bolometer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitiähige Körper (18a, ISb; 52 - 54) den Kristall (13, 56) rait den Verbindungselementen (z.3. 14, 15) bis auf eine vorzugsweise kalibrierte Einstrahlungsöffnungumschließt.

13. Bolometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Kristall (13, 56) ein mit ihm in Wärmeleitverbindung stehendes, vorzugsweise mit einer wärmeabsorbierenden Schicht überzogenes thermisches Substrat (12, 55), vorzugsweise in Form eines monokristallinen Diamantstücks, trägt.

14. Bolometer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristall (13, 56) mit dem Substrat (12, 55) entlang einer ebenen Fläche verbunden ist.

15. Bolometer nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet , daß das Substrat (12) die Forin einer dünnen Scheibe mit mehreren Millimetern Durchmesser und einer Stärke von weniger als 100/um besitzt.

16. Bolometer nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet , daß das Substrat (55) die Form eines dünnwandigen Hohlzylinders mit geschlossenem Boden besitzt.

17. Bolometer nach Anspruch 10 und 16, dadurch gekennzeichnet , daß das Substrat (55) an dem wärmeleitiähigen Körper (52 - 54) zusätzlich mit Fäden (48, 49), vorzugsweise aus schmelzgezogenem Siliciumoxyd, aufgehängt ist.

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