Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 15.01.1975 73981 KI 42i, 7/01 MKP GOlk 15/00 Twórca wynalazku: Zbigniew Buchwald Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polska) Cienkowarstwowy wzorzec temperatur Przedmiotem wynalazku jest cienkowarstwowy wzorzec temperatur, przydatny w szczególnosci w termografii mikroobiektów.Znane i dotychczas stosowane wzorce temperatur sa wykonywane jako wzorce promieniowania pod¬ czerwonego w postaci wnekowych modeli cial do¬ skonale czarnych. Wzorce takie posiadaja wneke ro¬ bocza wykonana zazwyczaj w postaci rury zamknie¬ tej jednym koncem, wykonanej z materialu zaro¬ odpornego, zaopatrzona w otwór sluzacy do emisji promieniowania. Rure umieszcza sie wewnatrz ce¬ ramicznej obudowy, ogrzewanej przez oporowy grzejnik elektryczny majacy postac spirali, wyko¬ nanej z drutu oporowego nawinietego na jej po¬ wierzchni. Wykonywane sa równiez wzorce tempe¬ ratur posiadajace wneki robocze o innym ksztalcie, w postaci na przyklad powierzchni stozkowej badz kulistej, wykonanych z grafitu lub ze szkla i ogrze¬ wanych elektrycznie albo za pomoca cieczy o okre¬ slonej temperaturze.Przy konstrukcji wymienionych wyzej wzorców dazy sie do osiagniecia mozliwie stabilnej wartos¬ ci mocy promieniowania podczerwonego o rozkla¬ dzie gestosci widmowej maksymalnie zblizonym do analogicznego rozkladu ciala doskonale czarnego, przez co charakteryzuja sie one duzymi gabaryta¬ mi. Poniewaz obraz termiczny wzorca temperatury powinien zajmowac mala czesc powierzchni termo- gramu w porównaniu z obrazem termicznym bada¬ nego obiektu, zastosowanie znanych dotychczas 10 15 20 25 30 wzorców ograniczone jest do badania obiektów sto¬ sunkowo duzych za pomoca termografów z zew¬ netrznym wzorcem temperatury. Ponadto wspólna wada znanych dotychczas wzorców temperatur jest to, ze w danym momencie pomiaru pozwalaja one na uzyskanie tylko jednej wartosci temperatury.Niedogodnoscia wynikajaca z konstrukcji tych wzorców jest takze skomplikowany i czasochlonny sposób ich ogrzewania.Celem wynalazku jest usniecie powyzszych wad i niedogodnosci przez zastosowanie cienkowarstwo¬ wego wzorca temperatur, szczególnie przeznaczo¬ nego do badania obiektów malych i mikroobiektów i przystosowanego do wspólpracy ze znanymi ter- mografami.Cel wynalazku zostal zrealizowany przez zbudo¬ wanie cienkowarstwowego wzorca temperatur, skla¬ dajacego sie z plytki, stanowiacej podloze, wyko¬ nanej z materialu nieprzewodzacego prad, na któ¬ rym osadzone sa rezystory cienkowarstwowe, bedace polami roboczymi wzorca o rezystancjach korzyst¬ nie wzrastajacych w jednym kierunku, polaczonymi w sposób szeregowy za pomoca cienkich warstw przewodzacych wykonanych korzystnie z alumi¬ nium, lub tez na takim samym podlozu osadzony jest rezystor cienkowarstwowy o równomiernej gru¬ bosci i zmiennej szerokosci, badz rezystor o stalej szerokosci i zmiennej malejacej grubosci, zapew¬ niajacej korzystnie liniowe przyrosty temperatury na jego calej dlugosci. W pierwszym przypadku 739813 pierwszy i ostatni z rezystorów posiada po jednej koncówce, a w pozostalych przypadkach rezystory posiadaja po dwie takie same koncówki, sluzace do polaczenia z zasilaczem o regulowanej mocy wyjsciowej. Przeplyw pradu elektrycznego przez rezystory powoduje ich nagrzewanie sie.Ilosc energii elektrycznej zamienianej w jednost¬ ce czasu na energie cieplna jest proporcjonalna do kwadratu natezenia pradu przeplywajacego przez rezystor i do wartosci jego rezystancji. Ustalajac odpowiednia wartosc natezenia pradu przeplywaja¬ cego przez rezystor, uzyskuje sie nagrzanie go do okreslonej temperatury. Przez szeregowe polaczenie kilku rezystorów o róznych rezystancjach i prze¬ puszczenie przez taki uklad pradu elektrycznego, otrzymuje sie jednoczesnie szereg róznych tempe¬ ratur, zaleznych od wartosci rezystancji poszcze¬ gólnych rezystorów. Rezystancja rezystora jest za¬ lezna od jego wymiarów i rodzaju materialu z któ¬ rego zostal wykonany, a w przypadku rezystorów cienkowarstwowych wyraza sie ona na kwadrat.Zastosowanie rezystorów cienkowarstwowych we wzorcu temperatur wedlug wynalazku umozliwia daleko posunieta miniaturyzacje i czyni go przy¬ datnym szczególnie w termografii mikroobiektów.Poza tym wzorzec wedlug wynalazku zapewnia uzy¬ skanie jednoczesnie kilku temperatur wzorcowych.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladach wykonania na rysunkach, na których fig. 1, 3 i 5 — przedstawiaja widoki z boku cienko¬ warstwowych wzorców temperatur, a fig. 2, 4 i 6 — widoki z góry tych wzorców.Na fig. 1 i 2 na plytce prostokatnej 1 wykonanej ze szkla osadzone sa cienkowarstwowe rezystory 2 nichromowe o jednakowych polach i zmiennych grubosciach, polaczone w sposób szeregowy ze soba za pomoca cienkich warstw 3 przewodzacych prad, wykonanych z aluminium. Do rezystora pierwszego i ostatniego przylutowane sa koncówki 4 sluzace do polaczenia z zasilaczem o regulowanej mocy wyjs¬ ciowej.Na fig. 3 i 4 na plytce prostokatnej 1 wykonanej ze szkla osadzony jest cienkowarstwowy rezystor 5 nichromowy w ksztalcie wydluzonego trapezu o sta¬ lej grubosci warstwy rezystancyjnej. Do rezysto¬ ra przylutowane sa dwie koncówki 4 przeznaczone do polaczenia z zasilaczem o regulowanej mocy wyjsciowej.Na fig. 5 i 6 na plytce prostokatnej 1 wykona¬ nej ze szkla osadzony jest cienkowarstwowy rezy¬ stor 6 nichromowy o stalej szerokosci i zmiennej grubosci, zapewniajacej liniowe przyrosty tempe¬ ratury na jego dlugosci. Do rezystora przylutowane 73981 4 sa dwie koncówki 4 przeznaczone do polaczenia z zasilaczem o regulowanej mocy wyjsciowej.Zasada dzialania wzorca temperatur wedlug wy¬ nalazku jest oparta na zjawisku wydzielania sie 5 ciepla na poszczególnych rezystorach cienkowar¬ stwowych pod wplywem przeplywu przez te rezy¬ story pradu (elektrycznego o stalej wartosci nate¬ zenia w momencie dokonywania pomiaru. Poszcze¬ gólne odcinki czesci obwodu elektrycznego, bedace io cienkowarstwowymi rezystorami wzorca tempera¬ tur charakteryzuja sie róznymi wartosciami rezy¬ stancji na kwadrat i nagrzewaja sie do róznych temperatur. Poprzez odpowiedni dobór wartosci rezystancji na kwadrat dla kolejnych rezystorów, 15 uzyskuje sie równomierne wypelnienie przedzialu temperatur zawartych miedzy temperaturami rezy¬ stora o najmniejszej temperaturze i rezystora o naj¬ wiekszej temperaturze.Dla okreslonej wartosci przeplywajacego pradu 20 otrzymuje sie tyle pól temperatur wzorcowych, z ilu rezystorów jest zbudowany cienkowarstwowy wzorzec temperatur. Piopiraeiz skokowa zimiaine war¬ tosci przeplyiwiaijaciego pradu uzyskuje sie inna ro¬ dzine temperatur wzorcowych. 25 Zakres temperatur wzorcowych ograniczony jest od dolu temperatura otoczenia, a od góry wlasci¬ wosciami termicznymi materialów uzytych do wy¬ konania rezystorów cienkowarstwowych. Przykla¬ dowo dla rezystorów nichromowych zakres ten za- 30 warty jest od temperatury otoczenia do tempera¬ tury okolo 450°K. PL PL