电替代平面型辐射测量探测器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及辐射测量技术领域，尤其涉及一种电替代平面型辐射测量探测器，所述电替代平面型辐射测量探测器包括基底，所述基底包括上表面和下表面；所述上表面上设有加热丝，所述下表面设有热电堆；所述电替代平面型辐射测量探测器上还设有过孔，所述加热丝通过所述过孔引致所述下表面。本发明专利技术采用微加工工艺在平面型探测器基底上表面制作一层电加热丝，下表面制作热电堆，与腔型探测器的测量原理类似的，通过平面型探测器进行电替代测量，可以无视环境温度变化，在比较宽泛的测量温度范围内保证一定的测量精度。一定的测量精度。一定的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
电替代平面型辐射测量探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及辐射测量
，尤其涉及一种电替代平面型辐射测量探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]太阳辐射是地球的主要外部能源，通过对太阳总辐照度(Total Solar Irradiance，TSI)精密测量可以根据太阳辐射的微小变化，预知地球气候的变化，对农业气象、海洋气象具有很好的指导意义。
[0003]目前全世界范围内高精度的辐射测量和计量主要是采用腔式电替代绝对辐射计，核心探测器是黑体腔，光功率在黑体腔内多次反射吸收，导致腔温达到新的平衡状态。基于电替代的测量原理，利用电功率复现光功率产生的腔温变化，通过精确测量的等效电功率可获得未知的光功率，测量结果可直接溯源至国际基本单位制(SI)中的电流。目前比利时皇家研究院将DIARADs型绝对辐射计、美国航空航天局(NIST)的TIM、瑞士世界辐射中心的PMO6、我国自主研制的太阳总辐照度监测仪(TSIM)均采用的这种腔式电替代辐射计。
[0004]腔式电替代探测器的优点是测量精度高，是目前世界上精度最高的常温辐射计。但是其缺点也很明显，第一是制作工艺十分复杂，导致成本很高，第二是体积比较大，同时为了减小光电不等效的影响采用导热系数比较大的银制作，整体腔的热容比较大，导致测量时间比较长；第三是受限于结构形式，只能用来测量太阳直射，总辐射和散射辐射以及长波辐射均不能采用腔式电替代探测器。
[0005]由于这些缺点，腔式电替代探测器不适于地面总辐射、散射辐射、长波辐射等相关的测量，因为与空间直接辐射不同，总辐射有短时间的突然变化的可能，比较长的测量时间会导致突然变化时测量不准确。用的平面型探测器。

技术实现思路

[0006]本专利技术为解决上述问题，提供一种新型结构的电替代平面型辐射测量探测器，进而也解决现有的平面型探测器不能进行电替代辐射测量的问题。
[0007]本专利技术提供的所述电替代平面型辐射测量探测器包括基底，所述基底包括上表面和下表面；所述上表面上设有加热丝，所述下表面上设有热电堆；所述电替代平面型辐射测量探测器上还设有过孔，所述加热丝通过所述过孔引致所述下表面。
[0008]优选的，所述基底的材质为氮化硅陶瓷材料。
[0009]优选的，所述热电堆为三层结构。
[0010]优选的，所述加热丝全面覆盖所述上表面。
[0011]优选的，所述加热丝的材质为康铜丝、纯铜丝、镍铬丝或铁铬铝丝。
[0012]优选的，所述加热丝的宽度为1mm，所述加热丝的厚度为20nm，所述加热丝的总电阻为1000欧姆。
[0013]优选的，所述上表面上设有光吸收材料。
[0014]优选的，所述光吸收材料为金黑。
[0015]优选的，所述下表面还设有引线焊盘，所述引线焊盘包括上引线焊盘和下引线焊盘。
[0016]另一方面，本专利技术还提供上述电替代平面型辐射测量探测器的制备方法，所述制备方法包括步骤：
[0017]S1、根据设计值切割出所述基底的外形，并将所述上表面和所述下表面打磨至粗糙度优于20nm；
[0018]S2、按照电替代平面型辐射测量探测器的结构设计制作过孔；
[0019]S3、通过微加工工艺在所述上表面制作所述加热丝，所述加热丝通过所述过孔引致所述下表面；通过微加工工艺在所述下表面制作所述热电堆。
[0020]本专利技术的电替代平面型辐射测量探测器及其制备方法，通过创造性的采用微加工工艺在平面型探测器基底上表面制作一层电加热丝，下表面制作热电堆，与腔型探测器的测量原理类似的，通过平面型探测器进行电替代测量，可以无视环境温度变化，在比较宽泛的测量温度范围内保证一定的测量精度。
附图说明
[0021]图1是本专利技术一种实施例的电替代平面型辐射测量探测器的结构示意图。
[0022]图2是本专利技术一种实施例的电替代平面型辐射测量探测器中加热丝的结构示意图。
[0023]图3是本专利技术一种实施例的电替代平面型辐射测量探测器施加光功率的热分析稳态结果图。
[0024]图4是本专利技术一种实施例的电替代平面型辐射测量探测器施加光功率的仿真曲线图。
[0025]图5是本专利技术一种实施例的电替代平面型辐射测量探测器施加电功率的热分析稳态结果图。
[0026]图6是本专利技术一种实施例的电替代平面型辐射测量探测器施加电功率的仿真曲线图。
[0027]图7是本专利技术一种实施例的电替代平面型辐射测量探测器中加热丝的覆盖面积示意图。
[0028]附图标记：
[0029]基底1、下表面2、上引线焊盘3、下引线焊盘4、热电堆5、加热丝6、上表面7、引线焊盘8。
具体实施方式
[0030]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。
[0031]如图1和图2所示，是本专利技术一种实施例的电替代平面型辐射测量探测器的结构示意图。从图中可以看出，本专利技术具体实施例提供的电替代平面型辐射测量探测器包括基底
1，所述基底1包括上表面7和下表面2；具体的，上表面7为电替代平面型辐射测量探测器的正面，下表面2为电替代平面型辐射测量探测器的背面；所述上表面7上设有加热丝6，所述下表面2上设有热电堆5；所述电替代平面型辐射测量探测器上还设有过孔，所述加热丝6通过所述过孔引致所述下表面2。具体的，所述电替代平面型辐射测量探测器上设置的过孔大小无要求，只要保证导电即可，具体可按照的电路板的标准尺寸加工。
[0032]具体的实施方式中，所述基底1的材质为氮化硅陶瓷材料，根据设计值切割出基底1的外形，并打磨得到上表面7和下表面2这上下两个平面，便于后期分别制作热电堆5和加热丝6。热电堆5由多对热电偶组成的，优选的实施方式中，所述热电堆5为三层结构，以便增加热电偶的对数，进而增加灵敏度；具体的，热电堆5可以包括300对热电偶。具体打磨后，上表面7和下表面2的粗糙度至少优于20nm，以便在上表面和下表面分别电镀加热丝和热电偶时不容易断裂。通过所述过孔将上表面7制作的加热丝6引致所述下表面2，则可以更好的保证所述上表面7的平整，使得本专利技术的电替代平面型辐射测量探测器的视场角可以达到2π，便于总辐射和散射辐射的准确测量。
[0033]具体的实施方式中，如图2所示，所述加热丝6为电加热丝，其材料可以选择康铜、纯铜、镍铬、铁铬铝等，具体可以根据电阻率以及制作工艺需要进行选择，通过在所述上表面7采用康铜丝制作加热丝6，所述加热丝6全面覆盖整个所述上表面7，以减小光电不等效性。在该实施例中，所述加热丝6的宽度为1mm，所述加热丝6的厚度为20nm，所述加热丝6的总电阻为1000欧姆。具体的，所述加热丝6的总电阻可以根据测量目标的辐照大小以及施加电压的大小来决定的，通过总电阻需求的大小，进而设置加热丝6的宽度、厚度以及长度。
[0034]具体的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电替代平面型辐射测量探测器，其特征在于，所述电替代平面型辐射测量探测器包括基底，所述基底包括上表面和下表面；所述上表面上设有加热丝，所述下表面上设有热电堆；所述电替代平面型辐射测量探测器上还设有过孔，所述加热丝通过所述过孔引致所述下表面。2.如权利要求1所述的电替代平面型辐射测量探测器，其特征在于，所述基底的材质为氮化硅陶瓷材料。3.如权利要求1所述的电替代平面型辐射测量探测器，其特征在于，所述热电堆为三层结构。4.如权利要求1所述的电替代平面型辐射测量探测器，其特征在于，所述加热丝全面覆盖所述上表面。5.如权利要求1所述的电替代平面型辐射测量探测器，其特征在于，所述加热丝的材质为康铜丝、纯铜丝、镍铬丝或铁铬铝丝。6.如权利要求1所述的电替代平面型辐射测量探测器，其特征在于，所述加热丝的宽度为1mm，所述加热丝的厚度为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，叶新，方伟，朱平，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：