CH645986A5 - Bolometer. - Google Patents

Description

645986

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Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE

1. Bolometer mit einem Bolometerstreifen, der eine mäan-derförmige Leiterbahn umfasst und auf einer elektrisch isolierenden Trägerschicht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Trägerschicht (2, 5) eine strukturierte Photolackschicht (2) ist oder aus einer organischen Kunststoffschicht (5) besteht, die auf der Rückseite mit einer Absorberschicht (8) belegt ist.

2. Bolometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht (2) die Form eines Stützgitters hat.

3. Bolometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht (2) in die Aussparungen des mäanderförmigen Bolometerstreifens (1) eingreift.

4. Bolometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (5) aus Polyimid besteht.

5. Bolometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mäanderförmige Bolometerstreifen (6) und die Absorberschicht (8) auf die Isolationsschicht (5) galvanisiert, gesputtert oder aufgedampft sind.

Derartige Bolometer dienen zur Messung der Energie elektromagnetischer Strahlung. Ihre Wirkungsweise beruht auf der Absorption der Strahlung in einem dünnen Bolometerstreifen, dessen Widerstandsänderung infolge der durch die Strahlungsabsorption auftretenden Erwärmung in einer Wheatstoneschen Brücke gemessen wird. In der Praxis werden zwei möglichst gleiche Bolometerstreifen in benachbarte Zweige der Brückenschaltung eingebaut, von denen nur der eine der Strahlung ausgesetzt wird, so dass sich eine Unabhängigkeit gegenüber der Umgebungstemperatur ergibt.

Bei einem bekannten Bolometer ist der Bolometerstreifen in Form einer mäanderförmigen Leiterbahn aus Gold oder Nickel auf einer Isolationsschicht aus Magnesiumoxid aufgebracht, die ihrerseits auf einer Absorberschicht aus Gold angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist sehr empfindlich gegenüber mechanischer Beanspruchung wegen der Bruchgefahr der Isolationsschicht und wegen der leicht auftretenden Löcherbildung in der Isolationsschicht und der damit verbundenen Kurzschlussgefahr schwierig herzustellen. Die mittlere Lebensdauer eines solchen Bolometers ist daher relativ gering.

In einer Druckschrift des Batelle-Instituts e.V. Frankfurt, 479/0.5 ist eine weitere Ausführungsform eines Bolometers beschrieben, bei der der Bolometerstreifen aus einer mäanderförmigen Leiterbahn aus Gold besteht, die auf einer freitragenden Isolationsschicht aus Aluminiumoxid angeordnet und mit einem Strahlungsabsorber überschichtet ist. Diese Ausführungsform weist den Nachteil auf, dass die durch Eloxieren hergestellte Aluminiumoxidschicht spröde und daher ebenfalls mechanisch wenig beanspruchbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bolometer anzugeben, das elektrisch und mechanisch stabil ist und bei grosser Empfindlichkeit eine hohe Ansprechgeschwindigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die vorgeschlagenen Bolometer eine sehr kleine Masse und damit eine sehr geringe Wärmekapazität aufweisen, wodurch sich eine hohe Strahlungsempfindlichkeit mit einer kleinen Zeitkonstanten ergibt. Die Bolometer weisen einen mechanisch stabilen Aufbau auf, besitzen eine hohe Funktionssicherheit und Lebensdauer und lassen sich auf einfache Weise fertigen.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen entnimmt man den abhängigen Ansprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.

Fig. la eine Draufsicht auf ein Bolometer nach der Erfindung,

Fig. lb einen Querschnitt nach der Linie A-B gemäss Fig. la,

Fig. lc einen Querschnitt nach der Linie C-D gemäss Fig. la und

Fig. 2 einen Querschnitt eines weiteren erfindungsgemäs-sen Bolometers.

Die Fig. la-c zeigen ein Bolometer mit einem quasi freitragenden Bolometerstreifen 1 in Form einer mäanderförmigen Leiterbahn beispielsweise aus Gold oder Nickel. Auf einer nicht gezeigten Trägerschicht wird eine Gold- oder Nikkeischicht vorzugsweise durch Galvanisieren aufgebracht, die mittels der bekannten Photolithographie zum mäanderförmigen Bolometerstreifen 1 strukturiert wird. Auf diesen mäanderförmigen Bolometerstreifen 1 wird, wie aus Fig. la, c ersichtlich, ein Stützgitter 2 aus Photolack oder einer anderen geeigneten organischen Substanz mit drei Längsstreifen 3 aufgebracht, die kammförmig in die Aussparungen des mäanderförmigen Bolometerstreifens 1 eingreifen. Durch das Stützgitter 2 erfährt der quasi freitragende mäanderförmige Bolometerstreifen 1 eine ausreichende mechanische Stabilität. Anschliessend wird der Bolometerstreifen 1 mitsamt dem Stützgitter 2 von der Trägerschicht abgezogen und mit seinen verstärkten Endstücken 4, die als Kontaktanschlüsse dienen, in einem nicht gezeigten Halter eingespannt. Die Streifen 3 des Stützgitters 2 können beliebig angeordnet sein, beispielsweise auch in Kreuzform, je nach der gewünschten Stabilität des Bolometerstreifens 1. Ein solches Bolometer ist besonders zur Messung der Strahlungsflüsse in Kernfusionsmaschinen geeignet.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines erfin-dungsgemässen Bolometers im Querschnitt dargestellt. Auf einer straff gespannten Isolationsschicht 5 wird auf einer Seite ein mäanderförmiger Bolometerstreifen 6 aus Gold oder Nickel mit verstärkten Endstücken 7 auf die oben beschriebene Weise erzeugt. Auf der anderen Seite dieser Isolationsschicht 5 wird eine Absorberschicht 8 beispielsweise aus Gold aufgebracht. Die Isolationsschicht 5 besteht aus Polyimid oder einem anderen geeigneten organischen Kunststoff mit ausreichender thermischer Beständigkeit und elektrischer Durchschlagfestigkeit. Das Aufbringen des Bolometerstreifens 6 und der Absorberschicht 8 auf die Isolationsschicht 5 kann durch Galvanisieren, Sputtern oder Aufdampfen erfolgen. Ein solcher Bolometer eignet sich vornehmlich zur Messung der Strahlungsenergie vom infraroten bis zum ultravioletten Bereich.

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1 Blatt Zeichnungen