溫度測量設備、設備制造方法以及包括該設備的碰撞點測量系統技術方案

本發明專利技術涉及溫度測量設備、用于制造該設備的方法、以及包括該設備的用于測量碰撞點的系統。根據一個方面，本發明專利技術涉及溫度測量設備，該溫度測量設備包括由磁性金屬材料制成的薄膜片，使得在使用中并且在存在施加的磁場的情況下，在薄膜片的一個區域中的溫度變化在所述一個區域中產生電壓，所產生的電壓能夠通過對應于所述一個區域的電壓讀取裝置來讀取。根據另一方面，本發明專利技術涉及用于制造該設備的方法。根據又一方面，本發明專利技術涉及包括該設備的用于測量輻射或粒子的碰撞點的系統。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】溫度測量設備、設備制造方法以及包括該設備的碰撞點測量系統
本專利技術涉及溫度測量設備以及制造溫度測量設備的方法。
技術介紹
在現有技術中，已知許多基于不同物理現象的允許溫度測量的設備。這些系統中的絕大多數旨在測量環境溫度。在美國專利申請US2014/105242中示出了溫度和濕度測量系統。該系統包括納米粒子(碳納米管)和非導電聚合物層。在美國專利No.4,603,372中公開了包含導電膜、多個電極以及聚合物膜的集成電路。該系統用于測量環境的溫度和濕度。所有這些溫度測量設備都具有復雜的配置(電極、納米粒子、導電膜和/或聚合物膜等)，并且溫度分辨率不足以及穩定性差和分辨率低。另一方面，還存在已知的用于確定粒子和/或輻射的碰撞點的位置的系統。因此，美國專利No.US4898471公開了一種在具有特定圖案的表面上的粒子檢測系統。該系統基于光束的施加以及基于對被表面反射的信號的測量。美國專利申請US2012/293192公開了一種光子和粒子檢測系統，該系統基于對當光子或粒子撞擊系統時由光子或粒子產生的電荷的檢測。[Mayer等，核科學研討會，1996，會議記錄，1996IEEE]公開了一種具有亞毫米分辨率的用于測量輻射的系統，在該系統中還可確定輻射的位置，該系統基于CdZnTe檢測器的使用。最后，[Lameres等，IEEE傳感器2010會議]公開了一種輻射檢測系統，該系統基于由入射的輻射在系統中產生的電荷的累積，該系統同樣使得能夠指示該輻射碰撞的位置。通常，這樣的檢測系統和現有技術中已知的其他系統需要復雜的電路，這使得它們是昂貴的并且具有高的故障敏感性，并且它們提供的分辨率在最好情況下達到約十分之幾度。
技術實現思路
因此，需要至少解決上述問題中的一些問題的新的溫度測量設備和制造這樣的溫度測量設備的方法。本專利技術的目的是滿足所述需要。根據第一方面，上述目的通過提供一種包括磁性金屬材料的薄膜片的溫度測量設備來實現，所述薄膜片由多個區域形成并且所述多個區域中的每個區域包括電壓讀取裝置；使得在操作中并且在存在施加的磁場的情況下，所述多個區域中的一個區域中的溫度變化在所述一個區域中產生電壓(即，在所述一個區域中引起電勢的變化)，所述電壓能夠通過對應于所述一個區域的電壓讀取裝置來讀取。以該方式，獲得簡單且高效的溫度測量設備(即，不需要復雜的電路)。此外，因為薄膜片被劃分成多個區域，所述多個區域中的每個區域均包括用于當所述區域中發生溫度變化時獲得電壓測量值的讀取裝置，所以溫度測量設備能夠檢測在非常局部的點處的小的溫度變化。另一方面，不需要任何特殊的膜沉積(這適于要測量溫度的表面)，并且可以使用任意類型的鐵磁金屬材料。此外，上述溫度測量設備是可以使用傳統技術并以降低的成本來制造的簡單設備。本專利技術的設備對象的另一優點是可以針對溫度測量獲得空間分辨率。為了在薄膜片中獲得多個區域，如下文將描述的，必須通過光刻處理、掩模等將薄膜片進行劃分?；旧希O備的操作的技術描述基于以下前提?？梢酝ㄟ^一對動力學方程來描述電子導體中的電荷傳遞和熱傳遞的基本系數，在所述動力學方程中電流和熱流與它們的對應共軛力即電場E和熱梯度▽T是線性相關的。由于電流J和熱U可以互相作用，所以定義了如下傳輸矩陣：其中，在對角線之外的元素通過昂薩格-開爾文(Onsager-Kelvin)倒易關系而相關聯。該傳輸矩陣以熱電為基礎，通過珀爾帖(Peltier)系數提供了U與J之間的關系。磁性金屬材料群的具有上/下磁自旋矩(術語“自旋”被理解為基本粒子或原子核的固有轉矩)特性的電子的不同態密度和費米速度對于相反自旋方向而言產生不同的導電率。當自旋弛豫時間大于矩的弛豫時間時，必須在遷移方程中考慮自旋相關部分。因此，存在基于昂薩格(Onsager)倒易的取決于自旋的塞貝克(Seebeck)系數和珀爾帖(Peltier)系數。另一方面，在磁性導體中，自旋軌道相互作用引入各向異性熱電電壓，作為溫度梯度與材料的磁化強度M之間的角度Θ的函數。這些是各向異性磁阻(anisotropicmagnetoresistance,AMR)和平面霍爾效應(planarHalleffect,PHE)的熱對應部分(thermalcounterparts)(昂薩格倒易)。在平面能斯特效應(planarNernsteffect,PNE)中，橫向電壓通過下式與磁化強度M和角度Θ相關：其中，M和具有在xy平面中的分量。然而，磁性金屬材料中的將由于異常能斯特效應(anomalousNersteffect,ANE)而產生電勢差Vxy：其中，Sxx是線性塞貝克系數，是磁化強度的單位矢量，以及ξ是能斯特系數。因此，在存在磁場的情況下，在磁性金屬材料的薄片上產生平面能斯特效應和異常能斯特效應。如在ANE方程中可見，其中溫度差與其磁化強度成比例的系統產生與磁化強度和溫度差二者垂直的電壓(參見圖2)因此，對區域中的電壓(即，由于區域中的溫度變化而引起的區域中的電勢變化)的測量還使得可以確定其中發生溫度變化的位置(更準確地，薄膜片的區域)。因為塞貝克系數在鐵磁金屬中處于微伏特每開爾文的量級，并且能斯特系數通常在0.1與0.5之間變化，所以可以求解微開爾文量級的溫度變化，從而產生一微伏特分數量級的電壓(tension)，其中溫度變化可以用對應的讀取裝置來讀取。此時，重要的是注意，所施加的磁場可以平行于薄膜的平面或者至少盡可能平行于設備的取向，并且可以具有大于1900A/m的值。根據一些示例，在設備中包括的薄膜片的厚度可以在10nm至100nm的范圍內。另一方面，薄膜片的磁性金屬材料可以選自：·半金屬磁性材料；·鈣鈦礦氧化物材料；·坡莫合金型合金；·鎳鉻合金；·室溫下的金屬鐵磁性元素。半金屬磁性材料可以選自La2/3Sr1/3MnO3、La2/3Ca1/3MnO3、Fe3O4，而鐵磁性金屬元素可以選自Fe、Ni。根據其他示例，用于讀取電壓的讀取裝置可以在每個區域中包括金屬材料的沉積物(例如，金屬觸點)。這些沉積物使得能夠測量由在薄膜片中產生的溫度變化在薄膜片中(更準確地是在薄膜片的發生該溫度變化的區域中，其中溫度變化引起電壓的產生)產生的電壓，即薄膜片中的局部溫度變化在這些沉積物(它們可以具有例如金屬觸點的形狀)中產生待測量的電壓。沉積物可以在薄膜片上形成規則的陣列。因此，這些電壓讀取裝置可以針對每個區域具有例如多個金屬觸點(至少兩個)的配置，在金屬觸點處可以連接導線(例如，由銅制成)，金屬觸點通過導線的其他端可以連接至例如毫微伏特計或類似設備以確定區域中的電壓變化。根據一些示例，沉積物可以是選自鉑、金、鈀、銀、銅、鋁的材料。另外，沉積物可以是點狀沉積物(punctualdeposition)，并且同一區域的沉積物之間的間隔可以在微米至毫米的范圍內。根據其他示例，溫度測量設備還可以包括在其上設置磁性金屬材料的薄膜片的襯底。根據另外的示例，還提供了一種用于測量粒子的碰撞點的系統，該系統可以包括：上述溫度測量設備；以及動能吸收材料片，其被配置成將動能轉換成溫度變化(即，該動能吸收材料片在溫度測量設備中產生局部溫度變化)?；镜?，當粒子碰撞到動能吸收材料片上時，該動能吸收材料片將粒子的能量轉換成溫度變化，該溫度變化在薄膜片的與動能本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種溫度測量設備(1)，其特征在于包括：·磁性金屬薄膜片(2)，所述磁性金屬薄膜片由多個區域(3)形成，并且所述多個區域中的每個區域包括電壓讀取裝置(4)，所述電壓讀取裝置在所述每個區域中包括金屬材料沉積物；使得在操作中并且在存在施加的磁場(7)的情況下，所述多個區域中的一個區域中的溫度變化(6)在所述一個區域中產生電壓(8)，所述電壓能夠通過對應于所述一個區域的電壓讀取裝置(4)來讀取。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.08.21 ES P2014312441.一種溫度測量設備(1)，其特征在于包括：·磁性金屬薄膜片(2)，所述磁性金屬薄膜片由多個區域(3)形成，并且所述多個區域中的每個區域包括電壓讀取裝置(4)，所述電壓讀取裝置在所述每個區域中包括金屬材料沉積物；使得在操作中并且在存在施加的磁場(7)的情況下，所述多個區域中的一個區域中的溫度變化(6)在所述一個區域中產生電壓(8)，所述電壓能夠通過對應于所述一個區域的電壓讀取裝置(4)來讀取。2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述片(2)的厚度在10nm至100nm的范圍內。3.根據權利要求1或2中任一項所述的設備，其特征在于，所述片(2)的磁性金屬材料選自：·半金屬磁性材料；·鈣鈦礦氧化物材料；·坡莫合金型合金；·鎳鉻合金；·室溫下的金屬鐵磁性元素。4.根據權利要求3所述的設備，其特征在于，所述半金屬磁性材料選自La2/3Sr1/3MnO3、La2/3Ca1/3MnO3、Fe3O4。5.根據權利要求3所述的設備，其特征在于，所述金屬鐵磁性元素選自Fe、Ni。6.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述沉積物(4)由選自鉑、金、鈀、銀、銅、鋁的材料制成。7.根據權利要求1或6中任一項所述的設備，其特征在于，所述沉積物(4)是點狀沉積物。8.根據權利要求6和7中任一項所述的設備，其特征在于，同一區域的沉積物之間的間隔在微米至毫米的范圍內。9.根據權利要求1至8中任一項所述的設備，其特征在于，所述設備還包括在其上沉淀所述磁性金屬薄膜片(2)的襯底。10.一種用于測量粒子的碰撞點的系統，其特征在于包括：·根據權利要求1至9中任一項所述的溫度測量設備(1)；以及·由動能吸收材料制成的片(5)，所述片(5)被配置成將粒子的動能轉換成溫度變化。11.一種用于測量輻射束的碰撞點的系統，其特征在于包括：·根據權利要求1至9中任一項所述的溫度測量設備(1)；以及·由輻射吸收材料制成的片(5)，所述片(5)被配置成將輻射束能量轉換成熱。12.一種...

【專利技術屬性】
技術研發人員：喬斯·弗朗西斯科·里瓦杜利亞費爾南德斯，蒂尼·聰裴，
申請(專利權)人：圣地亞哥德孔波斯特拉大學，
類型：發明
國別省市：西班牙,ES