DE7914979U1

DE7914979U1 - Bolometer

Info

Publication number: DE7914979U1
Application number: DE7914979U
Authority: DE
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1979-05-23
Publication date: 1982-08-05

Description

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH 15· April 1932DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH April 15, 1932

G 79 1* 979-4G 79 1 * 979-4

BolometerBolometer

Die Erfindung betrifft ein Bolometer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a bolometer according to the preamble of claim 1.

Derartige Bolometer dienen zur Messung der Energie elektromagnetischer Strahlung. Seine Wirkungsweise beruht auf der Absorption der Strahlung in einem dünnen Bolometerstreifen, dessen Widerstandsänderung infolge der durch die Strahlungsabsorption auftretenden Erwärmung in einer Wheatstoneschen Brücke gemessen wird. In der Praxis werden zwei möglichst gleiche Bolometerstreifen in benachbarte Zweige der Brückenschaltung eingebaut, von denen nur der eine der Strahlung ausgesetzt wird, so daß sich eine Unabhängigkeit gegenüber der Umgebungstemperatur ergibt.Such bolometers are used to measure the energy of electromagnetic radiation. How it works is based on the absorption of radiation in a thin bolometer strip, the change in resistance as a result the heating caused by the absorption of radiation is measured in a Wheatstone bridge. In practice, two bolometer strips that are as similar as possible are installed in adjacent branches of the bridge circuit, only one of which is exposed to the radiation, so that it is independent of the ambient temperature results.

Bei einem bekannten Bolometer ist der Bolometerstreifen in FrTm einer mäanderförmigen Leiterbahn aus Gold oder Nickel auf einer Isolationsschicht aus Magnesiunioxyd aufgebracht, die ihrerseits auf einer Absorberschicht aus Gold angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist sehr empfindlich gegenüber mechanischer Beanspruchung wegen der Bruchgefahr der Isolationsschicht und schwierig we^en der leicht auftretenden Löcherbildung in der Isciationr,-schicht und der damit verbundenen Kurzschlußgefahr herzustellen. Die mittlere Lebensdauer eines solchen Bolometers ist daher relativ gering.In a known bolometer, the bolometer strip is applied in the form of a meander-shaped conductor track made of gold or nickel on an insulation layer made of magnesia oxide, which in turn is arranged on an absorber layer made of gold. This embodiment is very sensitive to mechanical stress because of the risk of breakage of the insulation layer and difficult to manufacture because of the easily occurring formation of holes in the insulation layer and the associated risk of short circuits. The mean service life of such a bolometer is therefore relatively short.

In einer Druckschrift des Batelle-Instituts e.V. Frankfurt, 479/Ο.5 ist eine weitere Ausführungsform eines Bolometers beschrieben, bei der der Bolometerstreifen aus einer mäanderförmigen Leiterbahn aus Gold besteht, die auf einer freitragenden Isolationsschicht aus Aluminium- In a publication of the Batelle Institute eV Frankfurt, 479 / Ο.5, a further embodiment of a bolometer is described in which the bolometer strip consists of a meander-shaped conductor track made of gold, which is on a self-supporting insulation layer made of aluminum

oxyd angeordnet und mit einem Strahlungsabsorber über- / schichtet ist. Diese AusfUhrungsform weist den Nach- | teil auf» daß die durch Eloxieren hergestellte Alu- ) oxide and is over- / coated with a radiation absorber. This embodiment shows the | part on »that the aluminum produced by anodizing )

miniumoxydschicht spröde und daher ebenfalls mechanisch ] minium oxide layer brittle and therefore also mechanical ]

wenig beanspruchbar ist.is less stressable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, AusfUhrungsform en eines Bolometers anzugeben, die die oben erwähnten Nachtelle vermeiden.The invention is based on the object of specifying embodiments of a bolometer which avoid the disadvantages mentioned above.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claims 1 and 2.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die vorgeschlagenen Bolometer eine sehr kleine Masse und damit eine sehr geringe Wärmekapazität aufweisen, wodurch sich eine hohe Strahlungsempfindlichkeit mit einer kleinen Zeitkonstanten ergibt. Die Bolometer weisen einen mechanisch stabilen Aufbau auf, besitzen eine hohe Funktionssicherheit und Lebensdauer und lassen sich auf einfache Weise fertigen.The advantages achieved by the invention are in particular that the proposed bolometer a have a very small mass and thus a very low heat capacity, which results in a high radiation sensitivity with a small time constant. The bolometers have a mechanically stable structure high functional reliability and service life and leave manufacture yourself in a simple way.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen entnimmt man den Unteransprüchen.Further advantageous designs can be found in the subclaims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigenEmbodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail below. Show it

Fig. 1 a eine Draufsicht auf ein Bolometer nach der ί Fig. 1 a is a plan view of a bolometer according to the ί

Erfindung, Fig. 1 b einen Querschnitt nach der Linie A-B gemäßInvention, Fig. 1b shows a cross section along the line A-B according to

Fig. 1 a, Fig. 1 c einen Querschnitt nach der Linie C-D gemäßFig. 1 a, Fig. 1c shows a cross section along the line C-D according to

Fig. 1 a und Fig. 2 einen Querschnitt eines weiteren erfindungs-Fig. 1 a and Fig. 2 shows a cross section of a further invention

gemäßen Bolometers.appropriate bolometer.

Die Fig. 1a - c zeigen ein Bolometer mit einem quasi freitragenden Bolometeretreifen 1 in Form einer mäanderförmigen Leiterbahn beispielsweise aus Gold oder Nickel. Auf einer nicht gezeigten Trägerschicht wird eine Goldoder Nickelschicht vorzugsweise durch Galvanisieren aufgebracht, die mittels der bekannten Photolithographic zum mäanderförmigen Bolometerstreifen 1 strukturiert wird. Auf diesen m.HanderfHrmigen Bolometerstreifen 1 wird, wie aus Fig. 1a, c ersichtlich, ein Stützgitter aus Photoresist oder einer anderen geeigneten organischen Substanz mit drei Längsstreifen 3 aufgebracht, die kammförmig in die Aussparungen des mäanderförmigen Bolometerstreifens 1 eingreifen. Durch das Stützgitter 2 erfährt der quasi freitragende mäanderförmige Bolometerstreifen eine ausreichende mechanische Stabilität. Anschließend wird der Bolometerstreifen 1 mitsamt dem Stützgitter 2 von der Trägerschicht abgezogen und mit seinen verstärkten Endstücken h, die als Kontaktanschlüsse dienen, in einem nicht gezeigten Halter eingespannt. Die Streifen des Stützgitters 2 können beliebig angeordnet sein, beispielsweise auch in Kreuzform, je nach der gewünschten Stabilität des Bolometerstreifens 1. Ein solches Bolometer ist besonders zur Messung der Strahlungsflüsse in Kernfusionsmaschinen geeignet.1a-c show a bolometer with a quasi self-supporting bolometer strip 1 in the form of a meander-shaped conductor track, for example made of gold or nickel. A gold or nickel layer is applied to a carrier layer (not shown), preferably by electroplating, which layer is structured into a meandering bolometer strip 1 by means of known photolithography. As can be seen from FIGS. Due to the support grid 2, the quasi self-supporting meander-shaped bolometer strip experiences sufficient mechanical stability. Then the bolometer strip 1 together with the support grid 2 is pulled off the carrier layer and clamped with its reinforced end pieces h, which serve as contact connections, in a holder (not shown). The strips of the support grid 2 can be arranged in any way, for example also in a cross shape, depending on the desired stability of the bolometer strip 1. Such a bolometer is particularly suitable for measuring the radiation fluxes in nuclear fusion machines.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bolometers im Querschnitt dargestellt. Auf einer straff" gespannten Isolationsschicht 5 wird auf einer Seite ein mäanderförmiger Bolometerstreifen aus Gold oder Nickel mit verstärkten Endstücken 7 auf die oben beschriebene Weise erzeugt. Auf der anderen Seite dieser Xsolationsschicht 5 wird eine Absorberschicht 8 beispielsweise aus Gold aufgebracht. Die Isolationsschicht 5 besteht aus Polyimid oder einem anderenIn Fig. 2 is another embodiment of one according to the invention Bolometer shown in cross section. On a tight "stretched insulation layer 5 is a meandering bolometer strip on one side made of gold or nickel with reinforced end pieces 7 in the manner described above. On the other On the side of this insulation layer 5, an absorber layer 8, for example made of gold, is applied. The insulation layer 5 is made of polyimide or another

geeigneten organischen Kunststoff mit ausreichender thermischer Beständigkeit und elektrischer Durchschlagfestigkeit. Das Aufbringen des Bolometerstreifenn 6 L.nd der Absorberschicht 8 auf die Isolationsschicht 5 kann durch Galvanisieren, Sputtern oder Aufdampfen erfolgen. Ein solches Bolometer eignet sich vornehmlich zur Messung der Strahlungsenergie vom infraroten bis zum ultravioletten Bereich.suitable organic plastic with sufficient thermal resistance and dielectric strength. The application of the bolometer strip 6 and the absorber layer 8 to the insulation layer 5 can be carried out by electroplating, sputtering or vapor deposition. Such a bolometer is primarily suitable for measuring radiation energy from the infrared to the ultraviolet range.

Claims

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH.; * J, ":." * '* · * *! ^ "... April T932 .G 79 12 * 979 · ^ Claims for protection

1.) Bolometer mit einem BoIometerstreifen aus einer1.) Bolometer with a boIometer strip from a mäanderförmigen Leiterbahn, dadurch gekennzeichnet, daß der mäanderfönnige Bolometerstreifen (1 ) aui* einer strukturierten Schicht (2) aus Photoresist angeordnet ist.meander-shaped conductor track, characterized in that that the meandering bolometer strip (1) is a structured layer (2) made of photoresist is arranged.

2.) Bolometer mit einem Bolometerstreifen aus einer mäanderförmigen Leiterbahn, mit einer Isolationsschicht und einer Absorberschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (5) aus einem organische η Kunststoff besteht.2.) Bolometer with a bolometer strip made of a meandering conductor track, with an insulation layer and an absorber layer, characterized in that the insulation layer (5) consists of an organic plastic.

3·) Bolometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierte Schicht (2) die Form eines Stützgitters tat.3 ·) Bolometer according to claim 1, characterized in that the structured layer (2) did the shape of a support grid.

k») Bolometer nach Anspruch 1 oder 3t dadurch Gekennzeichnet, daß die strukturierte Schicht (2) in die Aussparungen des mäanderförmigen Bolometerstreifens (1) «eingreift. k ») Bolometer according to claim 1 or 3t characterized in that the structured layer (2) engages in the recesses of the meandering bolometer strip (1)«.

5·) Bolometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (5) aus Polyiraid besteht.5 ·) Bolometer according to claim 2, characterized in that the insulation layer (5) consists of polyamide.