[其他]激光测量锥腔型探测器

说明书

本发明涉及一种用于测量激光辐射的强度的锥腔型的探测器。

锥腔型探测器是辐射测量用量热式测器的一类，伊斯曼Eisemman1963年提出锥腔型探测器，并为其广泛应用打下了基础。现用于激光测量的这类探测器包括两种结构设计：（1）金属切削加工后涂复以黑色吸收层，如黄铜车削成锥腔型内壁涂复黑漆，或铝加工成锥腔后阳极氧化并染黑。（2）用石墨车削加工成锥腔型（即“碳斗）。金属涂黑探测器能承受的最大功率密度为1MW/cm²，现有“碳斗”灵敏度为98uv/J至1.3mv/J;响应时间＞1秒;测量周期1～20分钟;面均匀性引入的误差高达30%～60%

反映该技术的文件：

1.Eisenman.W.L，Bates，R.L.Merriam，J.D“Black    radiafion    defecfor”J.opt.Soc.Am    53，729，（1963）

用于激光测量的探测器，要求避免高功率密度的激光辐射造成的局部破坏，保证有效口径内探测灵敏度的均匀性及尽可能快的响应速度以减少测量所需要的时间。本发明的目的在于设计一种锥腔型探测器，能直接承受＞100MW/cm²以上的高功率密度，将灵敏度和响应速度均提高10倍，面不均匀性引入的误差减小到＜10%。而它的制造工艺能满足作为测量仪器生产时成本和性能一致性的要求。

探测器主要由吸收体和微型金属热电偶组成的，而吸收体是该探测器的核心，为了上述的发明目的，我们制成了激光测量用锥腔型探测器的锥腔吸收体。这种锥腔是由一种既能宽光谱响应地吸收辐射（近于黑体），又能承受高功率密度辐射的材料做成，它使探测器的锥腔在相同口径和锥角下。热质量最小，即腔壁最薄。

按照对锥腔口径和锥角的要求设计制成模具，然后在高温、负压、氮气氛下，由碳氢化合物裂解后，使碳原子定向沉积在模型壁上。为了控制沉积层厚度，由控制沉积时间等因素，使沉积层可达到预先设计的值。经脱模即可得到锥腔，在腔体外壁真空蒸镀一层导热良好而绝缘的介质膜，膜厚在0.5～5u之间。

这种材料的吸收系数为0.7～0.84，接近黑体，比通常石墨结构致密，能在600℃以上高温连续工作30分钟，瞬时温升可允许到1000℃，因而可承受500MW/cm²的功率密度。

其二这种锥腔壁厚可随意设计，可控制在100um以下，是切削加工所无法达到的。因而热容小，使灵敏度提高了10倍以上。

其三是这样形成的石墨热导率各向异性，恰好在横向较高，有利于补偿作为探测使用时的面均匀性。

其四是这种工艺简便、效率高，只要加工好若干模具，便一次成型多个锥腔，而且模具可以反复使用，因而适于批量生产。

一、锥腔模具制做：用LY-12硬铝，按设计孔径和锥角加工锥体。如：底园直径为20mm，锥角22.5°，表面抛光。

二、在高温、负压、氮气氛下于碳氢化合物裂解后，使碳原子定向沉积在模具壁上，对壁厚的要求（如60或100um）是由控制时间等因素来实现的。

三、脱模取下锥腔，表面处理。

四、在锥腔外壁均匀地粘接微型金属热电偶，串联成热电堆，冷端安装在根据锥腔尺寸和测量强度范围设计、加工的热沉上，成为探测体芯体。

五、将探测器芯体装入外壳。外壳与芯体中间夹有两层隔热层和一层金属屏蔽层。