[发明专利]用于检测激光光斑温度场分布的温度传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于检测激光光斑温度场分布的温度传感器及其制备方法，包括绝缘高温层基底，所述绝缘高温层基底表面分为敏感区域及非敏感区域，所述敏感区域上设置有自下到上依次分布的正极热电偶薄膜阵列及负极热电偶薄膜阵列，其中，正极热电偶薄膜阵列中的一块正极热电偶薄膜对应负极热电偶薄膜阵列中的一块负极热电偶薄膜，且各负极热电偶薄膜覆盖于对应正极热电偶薄膜上，正极热电偶薄膜的上表面以及敏感区域上没有覆盖正极热电偶薄膜阵列的区域均覆盖有保护层；各负极热电偶薄膜及各正极热电偶薄膜均连接有冷端，其中，各冷端均位于非敏感区域内，该温度传感器具有多测温点及体积小的特点。

技术领域

本发明属于激光光斑温度测量领域，涉及一种用于检测激光光斑温度场分布的温度传感器及其制备方法。

背景技术

激光由于具有单色性好、方向性强、亮度高等特点，已被广泛的应用于通信、军事、医疗工业等领域。在工业生产中，利用激光的高能量密度进行激光切割、激光快速成型、激光切割、激光手术时必须控制激光光斑的温度。因此对于激光光斑的温度分布的检测至关重要，而传统的温度传感器由于体积大、测温点少，难以实现激光光斑温度分布检测的目的。故，开发用于检测激光光斑温度分布的一种小体积、多测温点的温度传感器非常有必要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于检测激光光斑温度场分布的温度传感器及其制备方法，该温度传感器具有多测温点及体积小的特点。

为达到上述目的，本发明所述的用于检测激光光斑温度场分布的温度传感器包括绝缘高温层基底，所述绝缘高温层基底表面分为敏感区域及非敏感区域，所述敏感区域上设置有自下到上依次分布的正极热电偶薄膜阵列及负极热电偶薄膜阵列，其中，正极热电偶薄膜阵列中的一块正极热电偶薄膜对应负极热电偶薄膜阵列中的一块负极热电偶薄膜，且各负极热电偶薄膜覆盖于对应正极热电偶薄膜上，正极热电偶薄膜的上表面以及敏感区域上没有覆盖正极热电偶薄膜阵列的区域均覆盖有保护层；

各负极热电偶薄膜及各正极热电偶薄膜均连接有冷端，其中，各冷端均位于非敏感区域内。

绝缘高温层基底的材质为碳化硅陶瓷材料。

正极热电偶薄膜阵列的材质为n型铬酸锶镧，负极热电偶薄膜阵列的材质为p型氧化铟。

一块正极热电偶薄膜与其上的负极热电偶薄膜组成一个热节点，各热节点呈十字形分布。

热节点数目为25个，其中，一个热节点位于中心位置处，剩余24个热节点平均分为六组，相邻两组热节点的间距均为100μm。

各块正极热电偶薄膜及负极热电偶薄膜的宽度均为50μm。

所述敏感区域为直径为2mm的圆形结构。

本发明所述用于检测激光光斑温度场分布的温度传感器的制备方法包括以下步骤：

1)利用光刻工艺形成薄膜热电偶的正极图形，并在绝缘高温层基底表面选取敏感区域及非敏感区域；

2)采用磁控溅射方法在敏感区域上制作正极热电偶薄膜阵列；

3)利用光刻工艺形成薄膜热电偶的负极图形；

4)采用磁控溅射方法制作负极热电偶薄膜阵列；

5)利用光刻工艺形成保护层的图形；

6)采用磁控溅射方法制作保护层，得温度传感器样本；

7)对所述温度传感器样本进行标定，得用于检测激光光斑温度场分布的温度传感器。

步骤4)与步骤5)之间还包括将步骤4)得到的产品在1000℃下退火1h，使得正极热电偶薄膜阵列中的各正极热电偶薄膜及负极热电偶薄膜阵列中的各负极热电偶薄膜晶化。