Thermoelectric optical radiation receiver type TP-1

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

It is shown that it is necessary to create a domestic optical radiation receiver capable of measuring constant optical radiation fluxes in the illumination range from 1 to 2000 W/m2, in the spectral range from 0.5 to 20 microns with a measurement time of no more than 2 seconds. The characteristics of the best domestic thermoelectric radiation receivers operating in the same ranges, but, according to the set of characteristics, do not meet the set requirements, are given.

The receiver design has been developed: the sensing unit is mounted on a standard leg, the receiver body has a diameter of 15 mm, height – 9 mm. The entrance window is zinc selenide, if necessary, windows made of other materials can be used.

A stand has been developed to measure the conversion coefficient and to study its dependence on the level of illumination. A thermoelectric receiver of the POI-1 type was used as an exemplary receiver, having a receiving element in the form of a cone on which an electric substitution winding is located. The developed receiver had the following main characteristics: ΚP=0,5±0,2 V/W, time constant τ=0,4 s, time of one measurement  T2s, resistance R=0.5±0.2 ohms, size of the receiving area AP=4×1 mm2, spectral range from 0.5 to 20 microns, detection capacity D*=8·108см· Hz0.5 W-1, which corresponds to the best uncooled thermal radiation receivers. The blackening coating provides a high absorption coefficient of ελ0,93-0,98 in the range from 0.4 to 25 microns. The limit of the basic error =3,5%.

About the authors

A. S. Ilyin

Institute for Theoretical and Applied Electromagnetics of RAS

Author for correspondence.
Email: iliin876@gmail.com
Russian Federation, Moscow

M. N. Pavlovich

Federal State Budgetary Institution “All-Russian Scientific Research Institute of Optical and Physical Measurements”

Email: iliin876@gmail.com
Russian Federation, Moscow

References

  1. ГОСТ 8.195-2013 Государственная поверочная схема для средств измерений спектральной плотности энергетической яркости, спектральной плотности силы излучения, спектральной плотности энергетической освещённости, силы излучения и энергетической освещённости в диапазоне длин волн от 0,2 до 25,0 мкм.
  2. Госкомсанэпиднадзор в области «Сан.Пин. 2.2.4.548-96.2.2.4. Физические факторы производственной среды. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».
  3. Радиометр неселективный “Аргус 03” Паспорт, техническое описание и инструкция по эксплуатации.
  4. Ильин А.С., Котюк А.Ф. Термоэлектрические приёмники оптического излучения с плёночными и проволочными термопарами для прецизионных измерений // Оптико-электронные измерения. Сборник статей. Под редакцией В.С. Иванова. М.: Университетская книга, 2005. C. 280 - 291.
  5. Ильин А.С. Разработка и исследование термоэлектрических первичных измерительных преобразователей для эталонных, образцовых и рабочих средств измерений энергетических характеристик оптического излучения сплошного и дискретного спектра в диапазоне длин волн 0,25- 15 мкм. Диссертация на соискание ... к.т.н. Москва, 1985. 240 c.
  6. Левин Ю.З., Маслов В.А., Чернова Л.Ф. О термоэлементах для спектральных приборов // Тепловые приёмники излучения. Труды 1 Всесоюзного симпозиума. 21-25 октября 1966г. Киев: Издательство «Наукова думка», 1967. C. 132-145.
  7. Кмито А.А., Скляров Ю.А. Пиргелиометрия. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1981. 230 с.
  8. Смит Р., Джонс Ф., Чесмер Р. Обнаружение и измерение инфракрасного излучения / Под редакцией проф. В. А. Фабриканта. - Москва: Издательство иностранной литературы, 1959. С. 90 – 94.
  9. Анатычук Л.И. Материалы для термопарных элементов. Термоэлементы и термоэлектрические устройства. Справочник. Киев: «Наукова думка», 1979. С. 252 – 281.
  10. Козёлкин В.В., Усольцев И.Ф. Основы инфракрасной техники. Москва: «Машиностроение», 1981. С. 122.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. Schematic diagram of the sensitive unit of the pin receiver, where 1 is a nickel input, 2, 4 are contacts – tin-bismuth solder, 3 are thermocouple branches, n is the selenium-doped BiTe type, and p is the antimony-doped type, 5 is a copper receiving pad, 6 is the AK-243 blackening coating, 7 is the ZnSe input window, 8 is the housing

Download (54KB)
3. Figure 2. Heat flow diagram of a pin thermocouple, where Ptotal is the heat flow absorbed by the receiving pad, Pizl is the heat flow leaving the pad due to radiation, Pvoz is the heat flow due to conduction through the air from the heated pad, PMAT is the heat flow passing through the branches of the thermocouples.

Download (21KB)
4. Figure 3. Spectral reflectance coefficients of ABRO aerosol paint in the wavelength range from 0.4 to 1.1 µm

Download (18KB)
5. Figure 4. Spectral reflectance coefficients of ABRO aerosol paint in the wavelength range from 1.7 to 25 µm

Download (18KB)
6. Figure 5. Typical spectral transmission characteristic of ZnSe material

Download (56KB)
7. Figure 6. Photo of the receiver's sensitive unit mounted on a standard leg, and the assembled receiver

Download (77KB)
8. Figure 7: Block diagram of the measuring stand for determining the conversion factor, where 1 is the lamp power supply, a standard illuminator for the MBS-10 microscope, 2 is a RN-8-20 type lamp, 3 is a diaphragm unit, 4 is a shutter, 5 is a reference radiation receiver of the POI-1 type, 6 is a multimeter of the ARRA-09 type, 7 is a multimeter of the ARRA-09 type, 8 is the receiver under study, TP-1

Download (20KB)

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».