SU1625834A1

SU1625834A1 - Method for manufacturing heat sensitive element

Info

Publication number: SU1625834A1
Application number: SU894661616A
Authority: SU
Inventors: Игорь Иванович Тринкин; Баходыр Икрамович Исламов; Рифкат Вагизович Абдулин; Александр Михайлович Стефанов; Сергей Львович Гурвич
Original assignee: Научно-исследовательский институт энергетики и автоматики АН УзССР
Priority date: 1989-03-10
Filing date: 1989-03-10
Publication date: 1991-02-07

Abstract

Изобретение относитс к опто- электронике и может быть использовано дл изготовлени термочувствительных элементов, работающих в услови х воздействи внешних мощных электромагнитных полей. С целью обеспечени высокой термочувствительности осуществл ют радиационное воздействие на рабочий участок волоконного световода и последующий ОТУИГ этого участка при температуре не ниже верхнего значени диапазона измер емых температур . Термочувствительность элемента О,1 дБ/град. 2 ил.The invention relates to optoelectronics and can be used for the manufacture of temperature-sensitive elements operating under the influence of external powerful electromagnetic fields. In order to provide high thermal sensitivity, radiation exposure is performed on the working section of the optical fiber and the subsequent OTUIG of this section at a temperature not lower than the upper value of the range of measured temperatures. Thermal sensitivity of the element, 1 dB / deg. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к оптоэлек- тронике и может быть использовано дл изготовлени термочувствительных элементов, работающих в услови х воздействи внешних мощных электромагнитных полей.The invention relates to optoelectronics and can be used for the manufacture of thermosensitive elements operating under the influence of external powerful electromagnetic fields.

Целью изобретени вл етс обеспечени высокой термочувствительности элемента.The aim of the invention is to provide a high temperature sensing element.

На фиг.1 приведено устройство, реализующее предлагаемый сгГособ; на фиг.2 - зависимость фотопотока от температуры обработанного участка световода.Figure 1 shows a device that implements the proposed sgGoso; figure 2 - the dependence of the photocurrent on the temperature of the treated section of the fiber.

Способ заключаетс в том, что изготавливают волоконный световод, выбранный участок волоконного световода подвергают радиационному воздействию и затем отжигают при iемперату- ре не ниже верхнего значени рабочего диапазона температур. Радиационное воздействие на выбранный участок волоконного световода приводит к образованию в нем радиационных дефектов. В результате предварительной термической обработки облученного участка волоконного световода нестабильные в данном диапазоне температур радиационные дефекты отжигаютг , и оптическое волокно может использоватьс в качестве термодатчика. При нагревании обработанного таким образом участка волоконного световода в режиме термодатчика электроны, локализованные на- стабильных (в данном диапазоне температур) радиационных дефектах, переход т в зону проводимости, т.е. в запрещенной зоне по вл ютс ловушки . Причем, число свободных ловушек увеличиваетс с увеличением температуры , что приводит к увеличению интенсивности полосы поглощени . При охлаждении волоконного световода до температуры ниже некоторого критичесОThe method consists in making a fiber light guide, the selected part of the fiber light is exposed to radiation and then annealed at a temperature not lower than the upper value of the working temperature range. Radiation exposure to a selected part of the fiber leads to the formation of radiation defects in it. As a result of the preliminary heat treatment of the irradiated section of the fiber, radiation defects that are unstable in this temperature range are annealed and the optical fiber can be used as a thermal sensor. When the fiber-optic section processed in this way in the thermal sensor mode is heated, electrons localized by stable (in this temperature range) radiation defects go into the conduction band, i.e. traps appear in the forbidden zone. Moreover, the number of free traps increases with increasing temperature, which leads to an increase in the intensity of the absorption band. When cooling the fiber to a temperature below a certain critical

to елto eat

00 С 400 C 4

кого значени электроны, локализованные на радиационных дефектах, переход т в валентную зону, что также ведет к увеличению интенсивности полосы поглощени .Of course, the electrons localized on the radiation defects pass into the valence band, which also leads to an increase in the intensity of the absorption band.

На фиг.2 приведена зависимость фототока I в ИК-области спектра от температуры обработанного в соответствии с предлагаемым способом участка волоконного световода.Figure 2 shows the dependence of the photocurrent I in the infrared region of the spectrum on the temperature of the fiber section processed in accordance with the proposed method.

Устройство дл изготовлени термочувствительных элементов (фиг.1) содержит волоконный световод 1, участок 2 которого выбран дл использовани в качестве термочувствительного элемента, атестованный источник 3 ионизирующего излучени , стабилизатор 4 режима работы лазерного излучател 5, термостат 6, последовательно соединенные фотоприемник 7 и измеритель 8 фототока, последовательно соединенные датчик 9 температуры в термостате 6 и измеритель 10 выходного параметра датчика 9.A device for manufacturing temperature-sensitive elements (Fig. 1) contains a fiber light guide 1, section 2 of which is selected for use as a temperature-sensitive element, a certified ionizing radiation source 3, a stabilizer 4 of the operating mode of the laser emitter 5, a thermostat 6, successively connected a photodetector 7 and a meter 8 photocurrent connected in series by the sensor 9 of the temperature in the thermostat 6 and the meter 10 of the output parameter of the sensor 9.

Предлагаемый способ изготовлени термочувствительных элементов реализован следующим образом.The proposed method for the manufacture of temperature-sensitive elements is implemented as follows.

Выбранный участок 2 волоконного световода 1 облучаетс в атестованном источнике 3 ионизирующего излучени . Доза облучени рассчитываетс по стандартной методике, соответствующей виду используемого излучени . Затем производитс предварительный термический отжиг участка 2 световода . 1. С этой целью световод подключаетс одним концом к выходу лазерного излучател 5, другим - к входу фотоприемника 7, а его участок 2 помещаетс в термостат 6. Температура среды в камере 6 устанавливаетс посто нной и не ниже верхнего значени диапазона измер емых температур, что определ етс с помощью датчика 9, термочувствительный элемент которого находитс в камере 6, и прибора 10. Лазерный излучатель 5 создает на входе световода световой поток посто нной энергии, что осуществл етс с помощью стабилизатора 4. Стабилизаци энергии светового потока обеспечивает необходимую точность соответстви энергии на выходе световода температуре. Световой поток с выхода поступает на вход фотоприемника 7, на выходе которого формируетс электрический сигнал (ток или напр жение), величина которого пропорциональна оптичеоThe selected portion 2 of the optical fiber 1 is irradiated in a certified ionizing radiation source 3. The irradiation dose is calculated according to a standard method corresponding to the type of radiation used. Then a preliminary thermal annealing of the fiber section 2 is performed. 1. For this purpose, the fiber is connected at one end to the output of the laser emitter 5, the other to the input of the photodetector 7, and its section 2 is placed in a thermostat 6. The medium temperature in the chamber 6 is fixed and not lower than the upper value of the range of measured temperatures, which is determined by means of a sensor 9, the temperature-sensitive element of which is located in the chamber 6, and the device 10. The laser emitter 5 creates a constant energy flux at the input of the fiber, which is carried out using a stabilizer 4. The light energy is stabilized The flux ensures the necessary accuracy of matching the energy at the fiber output to the temperature. The light flux from the output enters the input of the photodetector 7, at the output of which an electrical signal is generated (current or voltage), the value of which is proportional to the optical signal.

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

кой плотности волокна и регистрируетс прибором 8. В процессе отжига величина светового потока на выходе световода увеличиваетс , однако скорость изменени с течением времени убывает. Процесс изготовлени термочувствительного элемента считаетс законченным, когда скорость изменени величины светового потока на выходе становитс практически равной нулю, о чем можно судить по показани м прибора 8.The density of the fiber is recorded by the device 8. During the annealing process, the amount of luminous flux at the output of the fiber increases, but the rate of change decreases with time. The manufacturing process of the temperature-sensitive element is considered complete when the rate of change of the luminous flux at the output becomes almost zero, as can be judged from the readings of the device 8.

Характеристика полученного термочувствительного элемента определ етс следующим образом.The characteristic of the obtained temperature-sensitive element is determined as follows.

В камере 6 последовательно устанавливаютс различные значени рабочего диапазона температур, которые фиксируютс с помощью датчика 9 и прибора 10. Дл каждого значени температуры посредством фотоприемника 7 и прибора 8 регистрируетс величина светового потока на выходе световода .In the chamber 6, various values of the operating temperature range are consistently established, which are recorded by means of the sensor 9 and the device 10. For each value of the temperature, the light flux at the output of the light guide is recorded by the photodetector 7 and the device 8.

Дл изготовлени термочувствительного элемента по предлагаемому способу используют волоконный световод тина МВО-1. Облучение провод т в канале гамма-установки бассейного типа с сухим каналом, при этом мощность экспозиционной дозы составл ет Р/с, врем облучени 360 с, длина облучаемого участка 10 м. Отжиг провод т в лабораторном термостате при 110°С, при этом в качестве лазерного излучател используют электронно-квантовый преобразователь ИЛПН- 301-1, фотоприемника - фотодиод ФД 256 и усилитель фототока с линейной характеристикой усилени , измерител фототока - вольтметр универсальный В7-21, датчика температуры - терморезистор ТП 033-03, измерител выходного параметра датчика - вольтметр В7-27.For the manufacture of a temperature-sensitive element according to the proposed method, fiber optic fiber MBO-1 is used. The irradiation is carried out in the gamma channel of the pool type with a dry channel, the exposure dose rate is P / s, the irradiation time is 360 s, the length of the irradiated section is 10 m. The annealing is carried out in a laboratory thermostat at 110 ° C, As a laser emitter, an ILPN-301-1 electron-quantum converter is used, a photodiode is a FD 256 photodiode and a photocurrent amplifier with a linear gain characteristic, a photocurrent meter is a V7-21 universal voltmeter, a TP 033-03 thermometer, an output meter Settings of the sensor - voltmeter V7-27.

Экспериментальные исследовани полученного термочувствительного элемента показывают (фиг.2), что в диапазоне температур 0-100°С значение фототока на выходе фотоприемника измен етс в 3 раза или на 10 дБ. Таким образом, в силу линейности характеристики усилени фототока терио- чувствительность полученного элемента составл ет 0,1 дБ/град, В известном способе при аналогичных услови х измерени температурной характеристикиExperimental studies of the obtained temperature-sensitive element show (Fig. 2) that in the temperature range 0-100 ° C, the value of the photocurrent at the output of the photodetector varies by 3 times or 10 dB. Thus, by virtue of the linearity of the photocurrent enhancement characteristic, the obtained sensitivity of the element obtained is 0.1 dB / degree. In a known method, under similar conditions for measuring the temperature characteristic

516258346516258346

термочувствительность составл етчто, с целью обеспечени высокойThe heat sensitivity is, in order to ensure high

8-10 дБ/град.8-10 dB / deg.

Claims

Invention Formula

thermal sensitivity of the element, the fiber current is subjected to radiation exposure and then burned at a temperature not lower than the value of the operating temperature range.

A method of manufacturing a temperature sensitive element of a fiber light guide, characterized in

thermal sensitivity of the element, the fiber optic section is subjected to radiation exposure and then annealed at a temperature not lower than the upper value of the working temperature range.

Fig. /