Авторы

Электрокалорический микроохладитель для термоупругого фотоприемника

УДК 536.37

Электрокалорический микроохладитель для термоупругого фотоприемника

Буй М.Т., Баранов И. В., Пахомов О.В., Еськов А. В., Анохин А.С., Семенов А.А., Белявский П.Ю.

Аннотация
Одним из недостатков фотоприемников, работающих на основе термоупругого эффекта, является их температурная нестабильность, снижающая чувствительность фотоприемников и ограничивающая область их практического применения. В работе предложено использование термостабилизирующей системы, основанной на электрокалорическом эффекте, которая способна обеспечить достаточно точное поддержание температуры фотоприемника. Разработана модель малогабаритного энергоэффективного охлаждающего устройства на основе электрокалорического эффекта, состоящего из многослойных емкостных структур на основе сегнетоэлектрических материалов и не требующего использования дополнительных систем отвода тепла. Теоретически исследован процесс релаксации теплового поля термоупругого фотоприемника при различной интенсивности принимаемого излучения, обеспечивающего удельные мощности: Р₁ = 1 Вт/см2, Р₂ = 2 Вт/см2 , Р₃ = 3 Вт/см2. Так же в работе выполнено моделирование процесса температурной стабилизации фотоприемника, показано, что предложенная система термостабилизации обеспечивает поддержание температуры на заданном уровне с точностью ±0,1 К.

Ключевые слова: электрокалорический эффект, микроохладитель, твердотельное охлаждение, фотоприемник, термоупругий эффект.

Список литературы

1. Ишанин Г.Г., Полщиков Г.В.Основы теории приемников на термоупругом эффекте при измерении гармонически модулированных потоков излучения // Известия вузов. Приборостроение. 1985. Т. 28, № 8. С. 72-80.

2. Фам Шон Лам, Буй Минь Туан.Физические основы и принципы построения приемников оптического излучения на термоупругом эффекте в кристаллическом кварце. // Известия СПбГЭТУ "ЛЭТИ". 2011. № 4. C. 15-20.

3. Польщиков Г. В., Фам Шон Лам, Буй Минь Туан.Тепловое поле приемников излучения на термоупругом эффекте в кристаллическом кварце при полиимпульсном воздействии. // Известия СПбГЭТУ "ЛЭТИ". 2013. № 6. C. 14-18.

4. Valant M.Electrocaloric materials for future solid-state refrigeration technologies// Progress in Materials Science. 2012. V. 57(6). P. 980-1009.

5. Ozbolt M., Kitanovski A., Tusek J., Poredos A.Electrocaloric Refrigeration: Thermodynamics, State of the Art and Future Perspectives. // International Journal of Refrigeration. 2014. V. 40. P. 174-188.

6. Karmanenko S.F., Pakhomov O.V., Prudan A.M., Starkov A.S., Es’kov A.V.Layered ceramic structure based on the electrocaloric elements working as a solid state cooling line // Journal of the European Ceramic Society. 2007. V. 27(8). P. 3109-3112.

7. Еськов А.В., Карманенко С.Ф., Пахомов О.В., Старков А.С. Моделирование твердотельного охладителя с электрокалорическими элементами // ФТТ. 2009. Т. 51. Вып. 8. С. 1483.

8. Пахомов, О.В., Карманенко, С.Ф., Семенов, А.А., Старков, А.С., Еськов, А.В. Термодинамическая оценка эффективности охлаждения посредством электрокалорической твердотельной линии// ЖТФ. 2010. Т. 80. Вып. 8. С. 80-85.

9. Karmanenko S., Semenov A., Dedyk A., Es’kov A., Ivanov A., Beliavskiy P., Pakhomov O.New approaches to electrocaloric-based multilayer cooling. In Electrocaloric Materials. // Berlin Heidelberg. Springer. 2014. P. 183-223.

10. Старков А.С., Карманенко С.Ф., Пахомов О.В., Еськов А.В., Семикин Д., HagbergJ. Электрокалорический отклик сегнетоэлектрика на воздействие периодического электрического поля // ФТТ. 2009. Т. 51. Вып. 7. С. 1422.

11. Еськов А.В.,Белявский П.Ю., Анохин А.С., Пахомов О.В., Семенов А.А., Мыльников И.Л., Никитин А.А., Буй М.Т., Черкасский М.А., Плотников В.В.Экспериментальное исследование электрокалорического отклика в сегнетоэлектрических материалах// ЖТФ. 2016, т. 86, вып. 7. с. 151-153.

12. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. – М.: Энергия, (1975). 492 с.

Читать статью полностью