[发明专利]基于薄膜热电器件的多颜色多材料光热传感器及试验设备

说明书

本发明涉及一种基于薄膜热电器件的多颜色多材料光热传感器及试验设备，所述光热传感器包括光源、石英片、薄膜热电器件、温度控制模块、升压降噪模块和数据采集模块，所述薄膜热电器件一端为与待测样品接触的热端，另一端与所述温度控制模块接触，所述升压降噪模块通过导线分别连接薄膜热电器件和数据采集模块，所述薄膜热电器件采用热流垂直于界面的π型结构；所述光热传感器使用时，所述待测样品放置于热端，并透过所述石英片接受所述光源的照射。与现有技术相比，本发明可实现对微小温差的灵敏感知，能够对多颜色多材料待测样品的光热效果进行有效分辨，并对升温过程进行实时监控。

技术领域

本发明属于半导体温差发电领域，涉及一种光热传感器，尤其是涉及一种基于薄膜热电器件的多颜色多材料光热传感器及试验设备。

背景技术

光热效应反映了一种材料吸收光能并将其转化为热能的能力，材料受光照射后，光子能量与晶格相互作用，振动加剧，导致温度升高。光热转换广泛应用于太阳能收集，光热致动，光热疗法，激光诱导的彩色打印，高温光热器件等领域。在生活中各种材料的光热转换效果与人类的日常生活息息相关，因此，进行灵敏且准确的光热测量十分有必要。

自热电效应被发现以来，其应用便得到了迅速发展，各种各样的热电器件不断被开发出来。热电器件是一种能够利用热电材料的赛贝克效应将热能直接转化为电能的装置，热电器件具有的无噪音、无污染、没有机械振动等固有优势。赛贝克效应实质上就是一个由温度差产生电压差的过程，其基本定义式为：S＝ΔV/ΔT，单位为μV/K，其中ΔV为电势差，ΔT为温度差。因此热电材料也能够用于精确地对温度进行监控或测量。利用热电芯片将温差转换而成的电信号，能够更为精确地测量出材料的光热效应。

目前的温度测量方法大多使用热电偶、热电阻等接触式测温法进行点测温，非接触式测温法(如红外辐射测温)容易受到物体表面红外发射率、材料表面能量吸收率、周边的环境的影响，测量精度低，对于光热测量所需的平面小温差变化很难做到有效准确测量。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种灵敏性高的基于薄膜热电器件的多颜色多材料光热传感器及试验设备。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于薄膜热电器件的多颜色多材料光热传感器，包括光源、石英片、薄膜热电器件、温度控制模块、升压降噪模块和数据采集模块，所述薄膜热电器件一端为与待测样品接触的热端，另一端与所述温度控制模块接触，所述升压降噪模块通过导线分别连接薄膜热电器件和数据采集模块，所述薄膜热电器件采用热流垂直于界面的π型结构；

所述光热传感器使用时，所述待测样品放置于热端，并透过所述石英片接受所述光源的照射。

进一步地，所述薄膜热电器件利用MEMS加工技术获得。

进一步地，所述薄膜热电器件的热电材料为Bi₂Te₃、Sb₂Te₃、MgAgSb、PbTe、PbSe、SnTe、SnSe、Cu₂Se、Si-Ge合金中的一种或多种。

进一步地，所述薄膜热电器件的基底为氧化硅片、石英片、玻璃片、聚乙烯醇薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜中的一种或多种。

进一步地，所述薄膜热电器件的电极为钛、铜、铝、银、金、镍、铬薄膜中的一种或多种。

进一步地，所述薄膜热电器件通过导热界面材料与温度控制模块接触。

进一步地，所述导热界面材料为导热硅脂、导热硅胶片、导热相变材料或导热胶带。

进一步地，所述石英片为高透光率石英片。

进一步地，所述光源为自然光源、模拟氙灯光源或LED光源。