專利名稱:激光測(cè)量錐腔型探測(cè)器的制作方法
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量激光輻射的強(qiáng)度的錐腔型的探測(cè)器。
錐腔型探測(cè)器是輻射測(cè)量用量熱式測(cè)器的一類，伊斯曼Eisemman1963年提出錐腔型探測(cè)器，并為其廣泛應(yīng)用打下了基礎(chǔ)?，F(xiàn)用于激光測(cè)量的這類探測(cè)器包括兩種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)金屬切削加工后涂復(fù)以黑色吸收層，如黃銅車削成錐腔型內(nèi)壁涂復(fù)黑漆，或鋁加工成錐腔后陽(yáng)極氧化并染黑。(2)用石墨車削加工成錐腔型(即“碳斗)。金屬涂黑探測(cè)器能承受的最大功率密度為1MW/cm2，現(xiàn)有“碳斗”靈敏度為98uv/J至1.3mv/J;響應(yīng)時(shí)間＞1秒;測(cè)量周期1～20分鐘;面均勻性引入的誤差高達(dá)30%～60%反映該技術(shù)的文件1.Eisenman.W.L，Bates，R.L.Merriam，J.D“Black radiafion defecfor”J.opt.Soc.Am 53，729，(1963)用于激光測(cè)量的探測(cè)器，要求避免高功率密度的激光輻射造成的局部破壞，保證有效口徑內(nèi)探測(cè)靈敏度的均勻性及盡可能快的響應(yīng)速度以減少測(cè)量所需要的時(shí)間。本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種錐腔型探測(cè)器，能直接承受＞100MW/cm2以上的高功率密度，將靈敏度和響應(yīng)速度均提高10倍，面不均勻性引入的誤差減小到＜10%。而它的制造工藝能滿足作為測(cè)量?jī)x器生產(chǎn)時(shí)成本和性能一致性的要求。
探測(cè)器主要由吸收體和微型金屬熱電偶組成的，而吸收體是該探測(cè)器的核心，為了上述的發(fā)明目的，我們制成了激光測(cè)量用錐腔型探測(cè)器的錐腔吸收體。這種錐腔是由一種既能寬光譜響應(yīng)地吸收輻射(近于黑體)，又能承受高功率密度輻射的材料做成，它使探測(cè)器的錐腔在相同口徑和錐角下。熱質(zhì)量最小，即腔壁最薄。
按照對(duì)錐腔口徑和錐角的要求設(shè)計(jì)制成模具，然后在高溫、負(fù)壓、氮?dú)夥障?，由碳?xì)浠衔锪呀夂?，使碳原子定向沉積在模型壁上。為了控制沉積層厚度，由控制沉積時(shí)間等因素，使沉積層可達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的值。經(jīng)脫模即可得到錐腔，在腔體外壁真空蒸鍍一層導(dǎo)熱良好而絕緣的介質(zhì)膜，膜厚在0.5～5u之間。
這種材料的吸收系數(shù)為0.7～0.84，接近黑體，比通常石墨結(jié)構(gòu)致密，能在600℃以上高溫連續(xù)工作30分鐘，瞬時(shí)溫升可允許到1000℃，因而可承受500MW/cm2的功率密度。
其二這種錐腔壁厚可隨意設(shè)計(jì)，可控制在100um以下，是切削加工所無法達(dá)到的。因而熱容小，使靈敏度提高了10倍以上。
其三是這樣形成的石墨熱導(dǎo)率各向異性，恰好在橫向較高，有利于補(bǔ)償作為探測(cè)使用時(shí)的面均勻性。
其四是這種工藝簡(jiǎn)便、效率高，只要加工好若干模具，便一次成型多個(gè)錐腔，而且模具可以反復(fù)使用，因而適于批量生產(chǎn)。
一、錐腔模具制做用LY-12硬鋁，按設(shè)計(jì)孔徑和錐角加工錐體。如底園直徑為20mm，錐角22.5°，表面拋光。
二、在高溫、負(fù)壓、氮?dú)夥障掠谔細(xì)浠衔锪呀夂?，使碳原子定向沉積在模具壁上，對(duì)壁厚的要求(如60或100um)是由控制時(shí)間等因素來實(shí)現(xiàn)的。
三、脫模取下錐腔，表面處理。
四、在錐腔外壁均勻地粘接微型金屬熱電偶，串聯(lián)成熱電堆，冷端安裝在根據(jù)錐腔尺寸和測(cè)量強(qiáng)度范圍設(shè)計(jì)、加工的熱沉上，成為探測(cè)體芯體。
五、將探測(cè)器芯體裝入外殼。外殼與芯體中間夾有兩層隔熱層和一層金屬屏蔽層。
權(quán)利要求
1.一種由吸收體、微型金屬熱電偶組成的激光測(cè)量用錐腔型探測(cè)器，其特征在于所說的錐腔體是用使碳原子定向沉積在一個(gè)預(yù)制好的模具上，經(jīng)脫模而制成的。
2.一種按權(quán)利要求
1所述的激光測(cè)量用錐腔型探測(cè)器，其特征在于錐腔體是在高溫、負(fù)壓、氮?dú)夥障?，由碳?xì)浠衔锪呀夂?，使碳原子定向沉積在園錐型金屬模具壁上，其模具底園的直徑為10mm～60mm之間。
3.一種按權(quán)利要求
1、2所述的激光測(cè)量用錐腔型探測(cè)器，其特征在于用真空蒸鍍的方法在錐腔體外壁上形成一層導(dǎo)熱良好而絕緣的介質(zhì)膜，膜厚可在0.5～5微米之間。
專利摘要
本發(fā)明是一種用于測(cè)量激光輻射的強(qiáng)度的錐腔型探測(cè)器。涉及一種錐腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料和工藝。利用本發(fā)明制做的探測(cè)器，能直接測(cè)量脈沖激光的能量、連續(xù)激光器的功率，并具有靈敏度高、響應(yīng)速度快和可承受極高的功率密度的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01J1/04GK85100696SQ85100696
公開日1986年10月1日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者王樹鐸, 何啟楦, 榮淑芹 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan