DE958255C

DE958255C - Waermeempfindliches Element fuer Messschaltungen, insbesondere Bolometer- und Thermoelementschaltungen und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE958255C
Application number: DEV9345A
Authority: DE
Inventors: Werner Haunstein; Heinz Patzke
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1955-08-13
Filing date: 1955-08-13
Publication date: 1957-02-14

Description

Wärmeempfindliches Element für Meßschaltungen, insbesondere Bolometer- und Thermo elementschaltungen und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft ein wärmeempfindliches Element für Meßschaltungen, insbesondere Bolometer- und Thermoelementschaltungen, bei dem eine oder mehrere metallische Leiter- oder Halbleiterschichten auf einer Folie aus Isolierstoff aufgedampft sind, und ein Verfahren zur Herstellung.
Es sind bereits wärmeempfindliche Elemente für Meßschaltungen, insbesondere Bolometer- und Thermoelementschaltungen bekannt, bei denen eine metallische Leiterschicht auf einer Folie aus Isolierstoff, z. B. Glimmer, Metalloxyden oder Lacken, im Vakuum thermisch aufgedampft oder durch Kathodenzerstäubung aufgebracht ist.
Alle diese Folien besitzen jedoch große Naditeile.
So sind Folien aus Glimmer in den benötigten Schichtdicken von 0,5 bis o,8 u nicht oder nur schwierig herstellbar, während Folien aus Metalloxyden oder Lacken zur Auflage einen mit Spezialkontakten ausgestatteten besonderen Ralunen oder Glasring als Träger benötigen, weil sie eine zu geringe Festigkeit besitzen und leicht einreißen.
Durch diesen besonderen Rahmen oder Glasring, über des-sen ganze Oberfläche die Folie gespannt ist, erfolgt jedoch eine nachteilige allseitige Wärmeableitung, die die- Meßergebnisse ungünstig beeinflußt. Außerdem werden die Baumaße des Elementes durch solche Rahmen oder Glasringträger unvorteilhaft vergrößert. Auch sind die Folien aus Metall oxyden oder Lacken nicht sehr temperaturbeständig, so daß sich durch die bei der Herstellung der leitenden Verbindung der metallbedampften Folie mit den Stromzuführungen durch Löten fentwickelnde Temperaturen sowie beim Verschmelzen des die eingeschmolzenen Stromzuführungen tragenden Glassockels mit einem Glaskolben große Schwierigkeiten ergeben. Schließlich sind diese Folien auch nicht in genügendem Maße frei von Gaseinschlüssen, und ihr Dampfdruck ist unvorteilhaft hoch, so daß Druckänderungen innerhalb des evakuierten Kolbens entstehen, die eine starke, sich auf ldie Meßgenauigkeit sehr nachteilig auswirkende Verminderung der Empfindlichkeit des Elementes verursachen, die bis auf einen Bruchteil (ein Zehntel) des ursprünglichen Wertes absinken kann.
Diese Mängel und - Nachteile werden vermieden, wenn nach der Erfindung die Folie aus einem selbsttragenden Kohlehäutchen besteht, das, vorzugsweise streifenförmig ausgebildet, direkt an den Stromzuführungen des Elementes befestigt ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die Stromzuführungen des Elementes vorzugsweise durch Überfangen des Kohlebäutehens mit leinem Lot, vorzugsweise einem Weichlot oder einer Kontaktpaste, leitend mit der nachträglich aufgedampften Leiterschicht verbunden sind.
Der Gegenstand Ider Erfindung läßt sich in vorteilhafter Weise herstellen, wenn zunächst aus einem Kohlenwasserstoff, vorzugsweise aus Benzoldampf in an sich bekannter Weise durch Glimmentladung im Vakuum ein Kohlehäutchen, z. B. auf einer ebenen Glasplatte niedergeschlagen und dann in schmale Streifen geschnitten wird, die durch Eintauchen in verdünnte Fluß säure vom Glasträger abgelöst werden, wobei ein solcher selbsttragender Kohlestreifen direkt auf in einem Glassockel eingesohmolzenen Stromzuführungen mit einem Lot, vorzugsweise einem Weichlot oder einer Kontaktpaste, befestigt und anschließend mit einer metallischen Leiterschicht bedampft wird, worauf schließlich der Glassockel mit den Stromzuführungen und dem metallbedampften Kohlestreifen mit einem Glaskolben verschmolzen und der so entstandene Hohlraum zwischen Glassockel und Glaskolben evakuiert wird.
Der technische Fortschritt der Erfindung ist in der vorteilhaften, erweiterten Anwendungsmöglichkeit der an sich bisher nur in der Elektronen mikroskopie bekannten Kohlehäutchen als Trägerfolie für die metallische Leiterschicht bei wärmeempfindlichen Elementen begründet, die nicht nur infolge ihrer sehr guten Festigkeitseigenschaften den Vorzug haben, daß sie selbsttragend sind und daher besondere, die Baumaße nachteilig vergrößernde Rahmen oder Glasringe entfallen, sondern daß auch, da die Fläche der Trägerfolie nicht größer ist als die aufgedampfte metallische Leiterschicht, beine schädliche allseitige Wärmeableitung erfolgt und die gesamte Strahlungsenergie nur über die Stromzuführungen abgeleitet wird, so daß einwandfreie Meßergebnisse gewähileistet sind.
Weiterhin bietet die leicht reproduzierbare Herstellbarkeit der Kohlehäutchen in Stärken bis zu Bruchteilen von Mikron durch Glimmentladung einerseits die Gewähr einer sehr guten Temperaturbeständigkeit, so daß weder bei der Befestigung der Folienstreifen an den Stromzuführungen noch bei der Verschmelzung des Glassockels mit dem Kolben irgendwelche Schwierigkeiten entstehen, und andererseits ist auch durch Herstellung im Vakuum die Erzielung einer größtmöglichen Freiheit von Gaseinschlüssen bei gleichzeitig niedrigstem Dampfdruck der Folien gesichert, so daß auch bei höchstem Vakuum kein irgendwelche Druckänderungen innerhalb des evakuierten Kolbens verursachendes Verdampfen (Nachgasen) der Folie eintritt und die die Mleßgenauigkeit direkt beeinflussende Empfindlichkeit des Elementes voll gewahrt bleibt.
Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung im Schnitt dargestellt.
Ein selbsttragendes, nachträglich metallbedampftes Kohlehäutchen I ist zwischen zwei Stromzuführungen 2 und 3 durch Überfangen mit Woodmetall leitend befestigt, die in einem mit einem Glaskolben 4 luftdicht verbundenen Glassockel 5 eingeschmolzen sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Wärmeempfindliches Element für MeBschaI-tungen, insbesondere Bolometer- und Thermoelementschaltungen, bei dem eine oder mehrere metallische Leiter- oder Halbleiterschichten auf eine dünne Folie aus Isolierstoff aufgedampft sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus einem selbsttragenden Kohlehäutchen besteht.
2. Wärmeempfindliches Element nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlehäutchen vorzugsweise streifenförmig ausgebildet und direkt an den Stromzuführungen befestigt ist.
3. Wärmeempfindliches Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführungen vorzugsweise durch Überfangen des Kohlehäutchens mit einem Lot, vorzugsweise einem Weichlot oder einer Kontaktpaste, leitend mit der nachträglich aufgedampf. ten metallischen Leiterschicht verbunden sind.
4. Verfahren zur Herstellung eines wärmeempfindlichen Elementes nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst aus einem Kohlenwasserstoff, vorzugsweise aus Benzoldampf, in an sich bekannter Weise durch Glimmentladung im Vakuum ein Kohlehäutchen, z. B. auf einer ebenen Glasplatte niedergeschlagen und dann in schmale Streifen geschnitten wird, die durch Eintauchen in verdünnte Flußsäure vom Glasträger abgelöst werden, wobei ein solcher selbsttragender Kohlestreifen direkt auf in einem Glassockel eingeschmolzenen Stromzuführungen mit einem Lot, vorzugsweise einem Weichlot oder einer Kontaktpaste, befestigt und anschließend mit einer metallischen Leiterschicht bedampft wird, worauf schließlich der Glassockel mit den Stromzuführungen und dem metallbedampften Kohle streifen mit einem Glaskolben verschmolzen und der so entstandene Hohlraum zwischen Glassockel und Glaskolben evakuiert wird.