[发明专利]温度测量设备、设备制造方法以及包括该设备的碰撞点测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及温度测量设备以及制造温度测量设备的方法。

背景技术

在现有技术中，已知许多基于不同物理现象的允许温度测量的设备。这些系统中的绝大多数旨在测量环境温度。

在美国专利申请US2014/105242中示出了温度和湿度测量系统。该系统包括纳米粒子(碳纳米管)和非导电聚合物层。

在美国专利No.4,603,372中公开了包含导电膜、多个电极以及聚合物膜的集成电路。该系统用于测量环境的温度和湿度。

所有这些温度测量设备都具有复杂的配置(电极、纳米粒子、导电膜和/或聚合物膜等)，并且温度分辨率不足以及稳定性差和分辨率低。

另一方面，还存在已知的用于确定粒子和/或辐射的碰撞点的位置的系统。

因此，美国专利No.US4898471公开了一种在具有特定图案的表面上的粒子检测系统。该系统基于光束的施加以及基于对被表面反射的信号的测量。

美国专利申请US2012/293192公开了一种光子和粒子检测系统，该系统基于对当光子或粒子撞击系统时由光子或粒子产生的电荷的检测。

[Mayer等，核科学研讨会，1996，会议记录，1996IEEE]公开了一种具有亚毫米分辨率的用于测量辐射的系统，在该系统中还可确定辐射的位置，该系统基于CdZnTe检测器的使用。

最后，[Lameres等，IEEE传感器2010会议]公开了一种辐射检测系统，该系统基于由入射的辐射在系统中产生的电荷的累积，该系统同样使得能够指示该辐射碰撞的位置。

通常，这样的检测系统和现有技术中已知的其他系统需要复杂的电路，这使得它们是昂贵的并且具有高的故障敏感性，并且它们提供的分辨率在最好情况下达到约十分之几度。

发明内容

因此，需要至少解决上述问题中的一些问题的新的温度测量设备和制造这样的温度测量设备的方法。本发明的目的是满足所述需要。

根据第一方面，上述目的通过提供一种包括磁性金属材料的薄膜片的温度测量设备来实现，所述薄膜片由多个区域形成并且所述多个区域中的每个区域包括电压读取装置；使得在操作中并且在存在施加的磁场的情况下，所述多个区域中的一个区域中的温度变化在所述一个区域中产生电压(即，在所述一个区域中引起电势的变化)，所述电压能够通过对应于所述一个区域的电压读取装置来读取。

以该方式，获得简单且高效的温度测量设备(即，不需要复杂的电路)。此外，因为薄膜片被划分成多个区域，所述多个区域中的每个区域均包括用于当所述区域中发生温度变化时获得电压测量值的读取装置，所以温度测量设备能够检测在非常局部的点处的小的温度变化。

另一方面，不需要任何特殊的膜沉积(这适于要测量温度的表面)，并且可以使用任意类型的铁磁金属材料。

此外，上述温度测量设备是可以使用传统技术并以降低的成本来制造的简单设备。本发明的设备对象的另一优点是可以针对温度测量获得空间分辨率。

为了在薄膜片中获得多个区域，如下文将描述的，必须通过光刻处理、掩模等将薄膜片进行划分。

基本上，设备的操作的技术描述基于以下前提。

可以通过一对动力学方程来描述电子导体中的电荷传递和热传递的基本系数，在所述动力学方程中电流和热流与它们的对应共轭力即电场E和热梯度▽T是线性相关的。由于电流J和热U可以互相作用，所以定义了如下传输矩阵：其中，在对角线之外的元素通过昂萨格-开尔文(Onsager-Kelvin)倒易关系而相关联。该传输矩阵以热电为基础，通过珀尔帖(Peltier)系数提供了U与J之间的关系。

磁性金属材料群的具有上/下磁自旋矩(术语“自旋”被理解为基本粒子或原子核的固有转矩)特性的电子的不同态密度和费米速度对于相反自旋方向而言产生不同的导电率。当自旋弛豫时间大于矩的弛豫时间时，必须在迁移方程中考虑自旋相关部分。因此，存在基于昂萨格(Onsager)倒易的取决于自旋的塞贝克(Seebeck)系数和珀尔帖(Peltier)系数。另一方面，在磁性导体中，自旋轨道相互作用引入各向异性热电电压，作为温度梯度与材料的磁化强度M之间的角度Θ的函数。这些是各向异性磁阻(anisotropic magnetoresistance,AMR)和平面霍尔效应(planar Halleffect,PHE)的热对应部分(thermal counterparts)(昂萨格倒易)。在平面能斯特效应(planar Nernst effect,PNE)中，横向电压通过下式与磁化强度M和角度Θ相关：