SU789691A1 - Apparatus for measuring surface temperature distribution - Google Patents

Apparatus for measuring surface temperature distribution Download PDF

Info

Publication number
SU789691A1
SU789691A1 SU792729850A SU2729850A SU789691A1 SU 789691 A1 SU789691 A1 SU 789691A1 SU 792729850 A SU792729850 A SU 792729850A SU 2729850 A SU2729850 A SU 2729850A SU 789691 A1 SU789691 A1 SU 789691A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
temperature
thermoelastic
measuring
thermoelastic element
thermal
Prior art date
Application number
SU792729850A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Константинович Полонин
Владимир Евгеньевич Карпов
Викентий Михайлович Варикаш
Владимир Алексеевич Синяев
Original Assignee
Минский радиотехнический институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Минский радиотехнический институт filed Critical Минский радиотехнический институт
Priority to SU792729850A priority Critical patent/SU789691A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU789691A1 publication Critical patent/SU789691A1/en

Links

Landscapes

  • Radiation Pyrometers (AREA)

Description

II

Изобретение относитс  к радиационной пирометрии и может быть использовано дл  измерени  распределени  температуры по поверхности, например полупроводниковых изделий.The invention relates to radiation pyrometry and can be used to measure the temperature distribution over a surface, e.g., semiconductor products.

Известен резистор теплового потока , содержащий теплопоглощающий элемент и два теплоприемника, причем упом нутый злемент выполнен в виде пластины из материёьпа, который деформируетс  относительно первоначального состо ни , сохран ет деформируемое состо ние в определенном диапазоне температур и возвращаетс  в первоначальное состо ние при определенном изменении температуры IJ .A heat flow resistor is known that contains a heat-absorbing element and two heat sinks, said element being made in the form of a wafer of material that is deformed relative to the initial state, retains the deformable state in a certain temperature range and returns to its original state with a certain change in temperature IJ .

Недостатком этого резистора  вл етс  невысока  точность измерени , обусловленна  низкой разрешающей способностью теплопоглошающего элемента .The disadvantage of this resistor is the low measurement accuracy, due to the low resolution of the heat transfer element.

Известно устройство, реализующее способ измерени  распределени  температур рассеиваемых источником тепла, которое материализует пространство, окружающее источник тепла, путем введени  теплопоглощающего элемента, например сетки, изготовленной из материала с большой теплопроводимостью и осуществлени  пелетермографии вA device is known that implements a method for measuring the temperature distribution dissipated by a heat source, which materializes the space surrounding the heat source by introducing a heat-absorbing element, for example a mesh, made of a material with high heat conductivity, and performing pyletermography in

инфракрасной области спектра по всей поверхности сетки 2.infrared spectrum over the entire surface of the grid 2.

Недостатком данного устройства  вл етс  невысока  точность измерений,The disadvantage of this device is the low measurement accuracy,

5 обусловленна  дискретностью анешиэа пол  температур поглощающим элементом/ выполненным в виде сетки.5 due to the discreteness of the aneshea temperature field by the absorbing element / made in the form of a grid.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  распределени  температуры поверхности, содержащее оптическую систему, котора  собирает инфракрасное излучение и направл ет его на термоупругий элемент, напримерThe closest in technical essence to the present invention is a device for measuring the surface temperature distribution, containing an optical system that collects infrared radiation and directs it to a thermoelastic element, for example

tS слой жидкости, помещенной в кювету, деформируемой в зависимости от интенсивности этого излучени , а так же блок регистрации тепловой деформации .tS is a layer of liquid placed in a cuvette, deformable depending on the intensity of this radiation, as well as a thermal deformation recording unit.

20 Существенным недостатком этого устройства  вл етс  низка  точность измерени , обусловленна  вли нием внешних воздействий (ударна  вибраци , акустические волны) на распределение20 A significant disadvantage of this device is the low measurement accuracy due to the influence of external influences (shock vibration, acoustic waves) on the distribution

Claims (3)

25 пол  поверхностных смещений термоупругого элемента, кроме того на точность измерени  вли ет разрешающа  способнЬ ть по температуре, обусловленна  текучими свойствами термоуп30 ругого элемента. Цель изобретени  - повьаиение точности измерени  распределени  температуры поверхности за счет увеличени  разрешающей способности устройства. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве измерени  температуры поверхности, содержащем оптическую систему, термоупругий элемент, чувствительный к инфракрасному излучению и блок регистрации пол  тепловой деформации , упом нутый термоупругий элемен Выполнен из сегнетоэлектрического материала с мелкодоменной структурой и помещен в термокамеру. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство дл  измерени  распределени  температуры поверхности содержи оптическую систему 1, термоупругий элемент 2, помещенный в термокамеру 3, блок 4 регистрации пол  тепловой Деформации, в который входит источник 5 монохроматического света, поворотноа зеркало б, светоделитель 7, опорное зеркало 8, линза 9, голограмма 10 термоупругого элемента, поворотное зеркало 11 и линза 12. Рассмотрим основные функции, выпол н емые каждым из структурных элементов устройства. Оптическа  система 1 представл ет собой линзу, п)оэрачную дл  инфракрас ного излучени . Она собирает это излу чение от поверхности объекта. Термоупругий элемент 2 установлен в фокусе системы 1 и представл ет собой тонкую, пор дка 1 мм, сегнетоэлек трическую пластину с мелкодоменной структурой. Домены имеют размер пор д ка дес тых долей мм и обладают большой подвижностью друг относительно друга. Термокамера 3 позвол ет поддерживать стабильной температуру, равную .температуре РСюри (температура фазово го перехода сегнетоэлектрика), в которой подвижность доменов максимальна . Блок 4 регистрации пол  тепловой деформации представл ет собой оптическую систему, образованную измерительным и опорным каналами. Измерительный канал образован последовател но установленными и оптически св зан ными источником 5, поворотным зеркалом б, светоделителем 7, поворотным зеркалом 11, линзой 12, термоупругим элементом 2, от которого отраженный свет попадает на регистрирующий элемент , который представл ет собой голограмму 10 термоупругого элемента 2. Опорный канал образован последова тельно установленными и оптически св занными источником 5, поворотным зеркалом б, светоделителем 7, опорным зеркалом 8, от которого oтpaжeн ный свет попадает на голограмму 10. Работает предлагаемое устройство следующим образом. Перед измерением термокамерой 3 оздают температуру фазового перехоа дл  данного типа сегнетоэлектриеского материала, из которого выполнен- термоупругий элемент. В течение всего измерени  температура в термокамере 3 поддерживаетс  посто нной, что позвол ет обеспечить максимально Возможные значени .подвижности доменов и коэффициента теплового расшиени . Оптическа  система 1 формирует тепловое изображение объекта, которое накладываетс  на термоупругий элемент 2. Распределенное тепловое поле изображени  вызывает пропорциональное температуре распределение пол  тепловой деформации элемента 2, которое визуализируетс  блоком 4 регистрации следующим образом. Деформаци  элемента 2 вызывает изменение отраженной им фазы световой волны, относительно фазы этой волны, отраженной от недеформированного термоупругого элемента 2. Это приводит к по влению интерференционных полос на голографическом изображении термоупругого элемента 2, восстанавливаемого голограммой 10, по которым суд т о распределении пол  тепловш деформаций, которое пропорционально распределению пол  теьшератур. При этом количественна  величина тепловой деформации в любой точка температу ного элемента 2 определ етс  числом интерференционных полос, исход щих иэ этой точки. Так как цена делени  интерференционных полос составл ет 0,2-0,3 мк, это обеспечивает высокую чувствительность измерени  тепловой деформации термоупругого элемента 2, что повышает точность измерени  температуры поверхности объекта. Формула изобретени  Устройство .дл  измерени  распределени  температуры поверхности, содержащее последовательно установленные оптическую систему, термоупругий эле ч. мент, чувствительный к инфракрасному излучению и блок регистрации пол  тепловой деформации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  за счет увеличени  разрешающей способности, устройство снабжено термокамерой, в которой установлен термоупругий элемент, выпол-: ненный из сегнетоэлектрического материала с мелкодоменной структурой. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент СЗИА 3905228, кл. G 01 К 17/00, 1976. 25 fields of surface displacements of a thermoelastic element, besides temperature resolution influences the measurement accuracy, due to the fluid properties of the thermoelectric element. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring the temperature distribution of a surface by increasing the resolution of the device. This goal is achieved by the fact that, in a device for measuring surface temperature, containing an optical system, a thermoelastic element sensitive to infrared radiation, and a thermal deformation box, this thermoelastic element is made of a ferroelectric material with a low-domain structure and placed in a heat chamber. The drawing shows a diagram of the proposed device. A device for measuring the surface temperature distribution contained an optical system 1, a thermoelastic element 2 placed in a heat chamber 3, a thermal deformation field recording unit 4, which includes a source of 5 monochromatic light, a turning mirror b, a beam splitter 7, a reference mirror 8, a lens 9, a hologram 10 thermoelastic element, rotating mirror 11 and lens 12. Consider the main functions performed by each of the structural elements of the device. Optical system 1 is a lens that is infrared infrared. It collects this radiation from the surface of the object. Thermoelastic element 2 is installed at the focus of system 1 and is a thin, on the order of 1 mm, ferroelectric plate with a small domain structure. Domains have a size of some tenths of a mm and have great mobility relative to each other. The heat chamber 3 makes it possible to maintain a stable temperature equal to the temperature of the Ryuri temperature (temperature of the phase transition of a ferroelectric), in which the domain mobility is maximal. The thermal deformation field detection unit 4 is an optical system formed by measuring and reference channels. The measuring channel is formed by successively installed and optically coupled source 5, a turning mirror b, a beam splitter 7, a turning mirror 11, a lens 12, a thermoelastic element 2, from which the reflected light strikes the recording element, which is a hologram 10 of thermoelastic element 2 The reference channel is formed by series-mounted and optically coupled source 5, a turning mirror b, a beam splitter 7, a reference mirror 8 from which the reflected light falls on the hologram 10. Works proposed device is as follows. Before measuring with thermal chamber 3, the temperature of the phase transition for this type of ferroelectric material is created, from which the thermoelastic element is made. Throughout the measurement, the temperature in the heat chamber 3 is kept constant, which allows for the maximum possible values of the domain mobility and thermal expansion coefficient. The optical system 1 forms a thermal image of the object, which is superimposed on the thermoelastic element 2. The distributed thermal field of the image causes a temperature-proportional distribution of the thermal deformation field of the element 2, which is visualized by the recording unit 4 as follows. The deformation of element 2 causes a change in the reflected phase of the light wave relative to the phase of this wave reflected from the undeformed thermoelastic element 2. This leads to the appearance of interference fringes on the holographic image of the thermoelastic element 2 restored by a hologram 10, which are used to judge the distribution of the field of thermal deformations which is proportional to the distribution of sex fields. In this case, the quantitative value of thermal deformation at any point of the temperature element 2 is determined by the number of interference fringes emanating from this point. Since the cost of dividing interference fringes is 0.2-0.3 microns, this provides a high sensitivity in measuring thermal deformation of thermoelastic element 2, which improves the accuracy of measuring the surface temperature of an object. Apparatus of the invention. For measuring the temperature distribution of a surface, comprising a successively installed optical system, a thermoelastic element sensitive to infrared radiation, and a unit for detecting a thermal deformation field, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy by increasing the resolution, the device It is equipped with a heat chamber in which a thermoelastic element is installed, made of a ferroelectric material with a small-domain structure. Sources of information taken into account in the examination 1. Patent SZIA 3905228, cl. G 01 K 17/00, 1976. 2.За вка Франции № 2354546, кл. G 01 К 11/00, 1977. 2. For France of France No. 2354546, cl. G 01 K 11/00, 1977. 3.За вка Франции № 2081937, .кл. G 01J 5/00, 1972 (прототип).3. For France No. 2081937, .cl. G 01J 5/00, 1972 (prototype).
SU792729850A 1979-02-22 1979-02-22 Apparatus for measuring surface temperature distribution SU789691A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792729850A SU789691A1 (en) 1979-02-22 1979-02-22 Apparatus for measuring surface temperature distribution

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792729850A SU789691A1 (en) 1979-02-22 1979-02-22 Apparatus for measuring surface temperature distribution

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU789691A1 true SU789691A1 (en) 1980-12-23

Family

ID=20812326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792729850A SU789691A1 (en) 1979-02-22 1979-02-22 Apparatus for measuring surface temperature distribution

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU789691A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5365065A (en) * 1992-10-14 1994-11-15 Power Joan F Sensitive interferometric parallel thermal-wave imager
US12092518B2 (en) 2021-04-19 2024-09-17 The Johns Hopkins University High power laser profiler

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5365065A (en) * 1992-10-14 1994-11-15 Power Joan F Sensitive interferometric parallel thermal-wave imager
US12092518B2 (en) 2021-04-19 2024-09-17 The Johns Hopkins University High power laser profiler

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6050722A (en) Non-contact passive temperature measuring system and method of operation using micro-mechanical sensors
Smeets Laser interferometer for high sensitivity measurements on transient phase objects
US3672221A (en) Temperature sensor
US5285261A (en) Dual interferometer spectroscopic imaging system
US5365065A (en) Sensitive interferometric parallel thermal-wave imager
Lay The temporal power spectrum of atmospheric fluctuations due to water vapor
US3482448A (en) Differential radiation pyrometer system
Asseban et al. Digital speckle photography and speckle tomography in heat transfer studies
SU789691A1 (en) Apparatus for measuring surface temperature distribution
Hardy et al. Real time phase correction of optical imaging systems
Sotnikova et al. Direct measurements of the dynamics of the electrocaloric response of ferroelectrics under conditions of arbitrary heat transfer
US3447376A (en) High accuracy temperature measuring devices
Thizy et al. Phase control strategies for stabilization of photorefractive holographic interferometer
SU570794A1 (en) Spectrometer
GB2242518A (en) Strain gauge
RU1786411C (en) Method for measuring temperature conductivity coefficient of solid bodies
EP0539571A4 (en) Dynamic shearing interferometer
Dragostinoff et al. A reference-beam multi-slit autocollimator built using off-the-shelf components with variable number of slits and increased sensitivity at frequencies from 1 to 100 Hz
Guo et al. Laser speckle photography in heat transfer studies
Shimano et al. Analysis of systematic errors in the dynamic zone-plate interferometer
SU672516A2 (en) Temperature-measuring device
Williams An Instrument For Measuring The MTF Of Lenses Used In Thermal Imaging And Other Infrared Systems (2 TO 14 um)
SU473906A1 (en) Infrared radiometer
Trolinger et al. Optical diagnostics for quantifying flow control effects on aero optical wavefront degradation
Stepanyak et al. Expansion of the Initial Temperature Measurement Range Using Crystal-Optical Thermal Transducers