一种单独热路热敏式太赫兹功率探头制造技术

本发明专利技术公开了一种单独热路热敏式太赫兹功率探头，涉及电磁波功率测量技术，包括太赫兹波导、功率敏感体和热沉基座三部分，功率敏感体是核心，由太赫兹功率吸收器、热路支撑体、两个热敏传感器组成。太赫兹电磁波通过法兰或转接器进入太赫兹波导，被位于该波导内的太赫兹功率吸收器吸收并转化为热量，这热量一边把太赫兹功率吸收器本身加热，一边通过热路支撑体向热沉基座方向传导，使得位于热路支撑体两个不同位置上的两个热敏传感器，测量出它们所处位置之间的温度差。在达到热平衡的条件下，该温度差与太赫兹电磁波功率成正比。通过向第一热敏传感器注入电功率的方式对功率探头定标。本发明专利技术的太赫兹功率探头，解决了太赫兹波的功率测量问题。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁波功率测量
，是一种单独热路热敏式太赫兹功率探头。
技术介绍
电磁波的功率测量是一切电磁波应用的基础。例如，雷达就是通过比较检测发射电磁波和目标反射电磁波的差异而实现雷达功能的，这种检测包括功率测量。其实，一切探伤或成像应用都需要这种检测。此外，一切电磁设备的研制过程及其性能评价都需要这种测量。最近十年来，国内外都出现了对THz技术进行研究的热潮，同时出现了巨大的应 用需求。第一种应用在天文学领域，由于许多遥远的星体都辐射THz频段的电磁波，以被动方式观察星体辐射的射电天文望远镜需要THz电磁波源作为本振源。第二种运用在物质特性研究领域，因为许多物质的吸收峰在THz频段，因此THz电磁波在物质特性、化学动力学及原子或分子内能量划分与能量流动问题的研究方面可能大有机会。例如，利用THz传输和远红外频谱仪可以研究溶解的HCI的旋转吸收谱。第三种应用是成像与探测，第四中应用是通信。如，2006年日本NTT公司研制成功了能覆盖I. 5公里的THz通信演示系统。此外，THz电磁波具有很强的军事应用背景。例如，美国已经研制成功工作于W波段的星载成像雷达和工作在O. 225THz机载成像雷达系统。又如，欧美国家还正在开展多个关于THz通信、成像及材料检测方面的项目，这些项目都具有军事应用或反恐应用背景。近十年来，人们对THz领域的研究在国内外都引起了极高的热情，同时得到了各国政府的高度重视和大力支持。世界上已经有100多个研究组织开展了 THz电磁波相关领域研究，涉及美国、日本、德国、澳大利亚、韩国、中国台湾和中国大陆等。但是，在太赫兹电磁波的功率检测技术还仅仅处于起步阶段，虽然国际上正在努力获得基本的检测设备，但目前国内尚无一款太赫兹检测设备可供使用。因此，太赫兹电磁波的功率检测技术成了目前方兴未艾的太赫兹应用研究及太赫兹设备研究中首先急需攻克的难关。同微波、毫米波一样，太赫兹波也是一种电磁波，只是频率更高或波长更短而已。因此，人们自然会设想把微波、毫米波的功率测量技术推广到太赫兹频域。但事实这种设想受到现有器件和技术水平的限制。比如，在毫米波以下频段，电磁波的功率测量广泛采用检波器进行。而作为检波器的核心的二极管，只能在其极限工作频率以下起到检波作用。由于二极管的极限工作频率的限制，目前还没有采用二极管检波器的太赫兹频域的功率计。事实上，目前太赫兹波的功率测量目前还是一个远未完全得到解决的问题。根据现有的技术看，太赫兹波的电场或功率测量测量起码有三种技术可供选择。第一种仍然是采用检波器的形式，但这种形式取决于新的检波器件。最近报道日本专利技术了一种基于GaAs场效应管的太赫兹检波器。第二种技术是通过非线性晶体把太赫兹波上变频到光波频域，然后采用光谱计进行测量。第三种技术采用热敏式测量，即所测量的是太赫兹波转换成热量后的功率。无论采用何种技术，大多数的测量都是针对空间中某一个区域的太赫兹波进行的，因而所得结果并非总共率，因此不适宜于用来对太赫兹返波管、太赫兹行波管等太赫兹源的总功率进行测量和评价。目前国外开展太赫兹电场或功率检测方面研究的情况简述如下。在欧洲航天局(ESA)的资金支持下，STAR Tiger开展了 500GHz微机械阵元探测器及使用该阵元的成像系统的研究；在欧盟(EU)的资金支持下，WANTED开展了 I-IOTHz的量子级联激光(QCL)源及探测器的研究，THzBRIDGE开展了 THz生物医学成像系统和光谱分析仪系统的应用研究；此外在欧盟委员会(EC)的资金支持下，Teravision开展了 THz时域光谱仪的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是公开一种单独热路热敏式太赫兹功率探头，采用单独热路热敏测量方法测量太赫兹电磁波的功率，以满足当前太赫兹应用研究的需要。 为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案是一种单独热路热敏式太赫兹功率探头，其包括太赫兹波导、功率敏感体和热沉基座三部分，其中，太赫兹波导左端设有连接件，连接件与太赫兹电磁波通道固接，且太赫兹电磁波通道与太赫兹波导中心通道相通连；功率敏感体包括太赫兹功率吸收器、波导支撑体、热敏传感器、热路支撑体，其中，太赫兹功率吸收器、热路支撑体呈棍状，位于筒形波导支撑体内，太赫兹功率吸收器右端与热路支撑体左端固接，两者成一线，太赫兹功率吸收器、热路支撑体、波导支撑体三者共一中心轴，太赫兹功率吸收器左端为锥状，伸出于波导支撑体左端；热路支撑体外周上顺序缠绕有第一、第二热敏传感器，两热敏传感器之间有间隙，第一、第二热敏传感器各自两端经引线穿过波导支撑体侧壁与外电路电连接；波导支撑体通道内左端设有板状绝热支撑结构，绝热支撑结构有通孔，通孔套设于太赫兹功率吸收器与热路支撑体固接部，并固接，绝热支撑结构外缘固接于波导支撑体内壁；波导支撑体水平设置，左端与太赫兹波导右端固接，太赫兹功率吸收器左端锥状伸入太赫兹波导内；块状热沉基座的左侧面设有与波导支撑体右端、热路支撑体右端相适配的凹槽，波导支撑体右端、热路支撑体右端分别固接于凹槽内，与热沉基座左侧面正交。所述的单独热路热敏式太赫兹功率探头，其所述太赫兹功率吸收器左端锥状伸入太赫兹波导内，位于太赫兹波导内中心轴上。所述的单独热路热敏式太赫兹功率探头，其所述第一、第二热敏传感器各自两端经引线穿过波导支撑体侧壁，是各引线穿过波导支撑体侧壁上相应的通孔，在引线与通孔间设有热敏传感器绝缘子，热敏传感器绝缘子固接于通孔和波导支撑体外侧壁。所述的单独热路热敏式太赫兹功率探头，其所述波导支撑体左端与太赫兹波导右端固接，或太赫兹波导右端面固接于绝热支撑结构左侧面。所述的单独热路热敏式太赫兹功率探头，其所述固接，其方法为胶结、烧结、焊接或螺接方法其中之一，或它们的组合。所述的单独热路热敏式太赫兹功率探头，其所述太赫兹波导、波导支撑体、热沉基座，为无氧铜、铝的金属材料；太赫兹吸收器，为掺C BeO、掺C Al2O3、或掺C AlN的陶瓷材料；引线，为Ni、mo的金属材料；热路支撑体，为BeO、Al2O3、或AlN陶瓷材料，并在两端金属化；热敏传感器，为W、Mo、Pt的金属材料；热敏传感器绝缘子，为聚四氟乙烯、有机玻璃、电木、磺胺材料或Al2O3陶瓷材料。所述的单独热路热敏式太赫兹功率探头，其所述螺接方法，为螺孔、螺栓连接。所述的单独热路热敏式太赫兹功率探头，其是利用功率敏感体中的第一、第二热敏传感器之间的温度差计算太赫兹波的功率；在热平衡条件下，推导得出如下公式P = η ΔΤ(I)其中，P是在热路支撑体上传导的热流功率，AT是第一、第二热敏传感器之间的温度差；式中n由下式给出n = kS/L(2) 其中，k是热路支撑体的导热系数，L是两个热敏传感器之间的距离，S是热路支撑体的横截面积。所述的单独热路热敏式太赫兹功率探头，其工作流程为a)首先，向第一热敏传感器注入电功率，并同时测出第一、第二热敏传感器之间相应的温度差，得到一个定标功率-温度差的定标函数；b)实测太赫兹波功率时，太赫兹电磁波通过法兰或转接器进入太赫兹波导，被位于该波导内的太赫兹功率吸收器吸收并转化为热量；c)这些热量一边把太赫兹功率吸收器本身加热，一边通过热路支撑体向热沉基座方向传导，造成热路支撑体上处于两个不同位置的第一、第二热敏传感器之间产生温度差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单独热路热敏式太赫兹功率探头，其特征在于，包括太赫兹波导、功率敏感体和热沉基座三部分，其中，太赫兹波导左端设有连接件，连接件与太赫兹电磁波通道固接，且太赫兹电磁波通道与太赫兹波导中心通道相通连；功率敏感体包括太赫兹功率吸收器、波导支撑体、热敏传感器、热路支撑体，其中，太赫兹功率吸收器、热路支撑体呈棍状，位于筒形波导支撑体内，太赫兹功率吸收器右端与热路支撑体左端固接，两者成一线，太赫兹功率吸收器、热路支撑体、波导支撑体三者共一中心轴，太赫兹功率吸收器左端为锥状，伸出于波导支撑体左端；热路支撑体外周上顺序缠绕有第一、第二热敏传感器，两热敏传感器之间有间隙，第一、第二热敏传感器各自两端经引线穿过波导支撑体侧壁与外电路电连接；波导支撑体通道内左端设有板状绝热支撑结构，绝热支撑结构有通孔，通孔套设于太赫兹功率吸收器与热路支撑体固接部，并固接，绝热支撑结构外缘固接于波导支撑体内壁；波导支撑体水平设置，左端与太赫兹波导右端固接，太赫兹功率吸收器左端锥状伸入太赫兹波导内；块状热沉基座的左侧面设有与波导支撑体右端、热路支撑体右端相适配的凹槽，波导支撑体右端、热路支撑体右端分别固接于凹槽内，与热沉基座左侧面正交。...

【技术特征摘要】
1.一种单独热路热敏式太赫兹功率探头，其特征在于，包括太赫兹波导、功率敏感体和热沉基座三部分，其中，太赫兹波导左端设有连接件，连接件与太赫兹电磁波通道固接，且太赫兹电磁波通道与太赫兹波导中心通道相通连； 功率敏感体包括太赫兹功率吸收器、波导支撑体、热敏传感器、热路支撑体，其中，太赫兹功率吸收器、热路支撑体呈棍状，位于筒形波导支撑体内，太赫兹功率吸收器右端与热路支撑体左端固接，两者成一线，太赫兹功率吸收器、热路支撑体、波导支撑体三者共一中心轴，太赫兹功率吸收器左端为锥状，伸出于波导支撑体左端；热路支撑体外周上顺序缠绕有第一、第二热敏传感器，两热敏传感器之间有间隙，第一、第二热敏传感器各自两端经引线穿过波导支撑体侧壁与外电路电连接； 波导支撑体通道内左端设有板状绝热支撑结构，绝热支撑结构有通孔，通孔套设于太赫兹功率吸收器与热路支撑体固接部，并固接，绝热支撑结构外缘固接于波导支撑体内壁； 波导支撑体水平设置，左端与太赫兹波导右端固接，太赫兹功率吸收器左端锥状伸入太赫兹波导内； 块状热沉基座的左侧面设有与波导支撑体右端、热路支撑体右端相适配的凹槽，波导支撑体右端、热路支撑体右端分别固接于凹槽内，与热沉基座左侧面正交。2.如权利要求I所述的单独热路热敏式太赫兹功率探头，其特征在于，所述太赫兹功率吸收器左端锥状伸入太赫兹波导内，位于太赫兹波导内中心轴上。3.如权利要求I所述的单独热路热敏式太赫兹功率探头，其特征在于，所述第一、第二热敏传感器各自两端经引线穿过波导支撑体侧壁，是各引线穿过波导支撑体侧壁上相应的通孔，在引线与通孔间设有热敏传感器绝缘子，热敏传感器绝缘子固接于通孔和波导支撑体外侧壁。4.如权利要求I所述的单独热路热敏式太赫兹功率探头，其特征在于，所述波导支撑体左端与太赫兹波导右端固接，或太赫兹波导右端面固接于绝热支撑结构左侧面。5.如权利要求1、3或4所述的单独热路热敏式太赫兹功率探头，其特征在于，所述固接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王自成，赵建东，李海强，徐安玉，董芳，刘韦，黄明光，郝保良，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：