DE7914979U1 - Bolometer - Google Patents

Description

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH 15· April 1932

G 79 1* 979-4

Bolometer

Die Erfindung betrifft ein Bolometer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Bolometer dienen zur Messung der Energie elektromagnetischer Strahlung. Seine 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 FrTm einer mäanderförmigen Leiterbahn aus Gold oder Nickel auf einer Isolationsschicht aus Magnesiunioxyd aufgebracht, die ihrerseits auf einer Absorberschicht aus Gold angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist sehr empfindlich gegenüber mechanischer Beanspruchung wegen der Bruchgefahr der Isolationsschicht und schwierig we^en der leicht auftretenden Löcherbildung in der Isciationr,-schicht und der damit verbundenen Kurzschlußgefahr herzustellen. Die mittlere Lebensdauer eines solchen Bolometers ist daher relativ gering.

In einer Druckschrift des Batelle-Instituts e.V. Frankfurt, 479/Ο.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 Aluminium-

oxyd angeordnet und mit einem Strahlungsabsorber über- / schichtet ist. Diese AusfUhrungsform weist den Nach- | teil auf» daß die durch Eloxieren hergestellte Alu- )

miniumoxydschicht spröde und daher ebenfalls mechanisch ]

wenig beanspruchbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, AusfUhrungsform en eines Bolometers anzugeben, die die oben erwähnten Nachtelle vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 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 Unteransprüchen.

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

Fig. 1 a eine Draufsicht auf ein Bolometer nach der ί

Erfindung, Fig. 1 b einen Querschnitt nach der Linie A-B gemäß

Fig. 1 a, Fig. 1 c einen Querschnitt nach der Linie C-D gemäß

Fig. 1 a und Fig. 2 einen Querschnitt eines weiteren erfindungs-

gemäßen Bolometers.

Die Fig. 1a - c zeigen ein Bolometer mit einem quasi freitragenden Bolometeretreifen 1 in Form einer mäanderförmigen Leiterbahn beispielsweise aus Gold oder Nickel. Auf einer nicht gezeigten Trägerschicht wird eine Goldoder Nickelschicht vorzugsweise durch Galvanisieren aufgebracht, die mittels der bekannten Photolithographic zum mäanderförmigen Bolometerstreifen 1 strukturiert wird. Auf diesen m.HanderfHrmigen Bolometerstreifen 1 wird, wie aus Fig. 1a, c ersichtlich, ein Stützgitter aus Photoresist 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 eine ausreichende mechanische Stabilität. Anschließend wird der Bolometerstreifen 1 mitsamt dem Stützgitter 2 von der Trägerschicht abgezogen und mit seinen verstärkten Endstücken h, die als Kontaktanschlüsse dienen, in einem nicht gezeigten Halter eingespannt. Die Streifen 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 erfindungsgemäßen Bolometers im Querschnitt dargestellt. Auf einer straff" gespannten Isolationsschicht 5 wird auf einer Seite ein mäanderförmiger Bolometerstreifen aus Gold oder Nickel mit verstärkten Endstücken 7 auf die oben beschriebene Weise erzeugt. Auf der anderen Seite dieser Xsolationsschicht 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 Bolometerstreifenn 6 L.nd der Absorberschicht 8 auf die Isolationsschicht 5 kann durch Galvanisieren, Sputtern oder Aufdampfen erfolgen. Ein solches Bolometer eignet sich vornehmlich zur Messung der Strahlungsenergie vom infraroten bis zum ultravioletten Bereich.

Claims (2)

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH.;* j, " :.„* '*·* * !^"...April T932 .G 79 12* 979·^ Schutzansprüche

1.) Bolometer mit einem BoIometerstreifen aus einer mäanderförmigen Leiterbahn, dadurch gekennzeichnet, daß der mäanderfönnige Bolometerstreifen (1 ) aui* einer strukturierten Schicht (2) aus Photoresist angeordnet ist.

2.) Bolometer mit einem Bolometerstreifen aus einer mäanderförmigen Leiterbahn, mit einer Isolationsschicht und einer Absorberschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (5) aus einem organische η Kunststoff besteht.

3·) Bolometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierte Schicht (2) die Form eines Stützgitters tat.

k») Bolometer nach Anspruch 1 oder 3t dadurch Gekennzeichnet, daß die strukturierte Schicht (2) in die Aussparungen des mäanderförmigen Bolometerstreifens (1) «eingreift.

5·) Bolometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (5) aus Polyiraid besteht.