绵阳科技城光子技术研究院,作为我国自主创新的典范,成功开发了氮氧化锆(iZON)深低温温度传感器,这一国产高端传感器的问世,不仅打破了国际技术垄断,更为航空航天、大科学装置等关键技术领域提供了精确的温度监测解决方案,展现了我国在高科技领域自主研发的实力和决心。
光研院基本情况介绍
绵阳科技城光子技术研究院(简称“光研院”)是由绵阳市游仙区人民政府与中国工程物理研究院激光聚变研究中心(简称“中物院八所”)合作成立的新型研发机构。光研院成立于2022年9月14日,位于中国科技城游仙军民融合产业园创新中心,致力于先进激光技术、微纳智能制造、高能量密度物理等领域的成果转移转化。
光研院成功研发了深低温温度传感器等高端产品。自成立伊始,绵阳光研院依托其强大的技术实力和共建单位的支持,以市场需求为导向,成立了低温传感器科技成果转移转化项目,致力于实现该技术的产业化应用。通过精心组织和高效运营,他们成功搭建起一支专业的产业化团队,并建立了年产万支深低温传感器的自动化生产线。
深低温温度传感器基本原理
深低温温度传感器基于负温度系数的电阻型温敏材料研制而成;封装尺寸为数毫米;主要用于常温至深低温温区(常温--液氮温度77K—液氢温度18K—1.4K)温度的精密测量与控制。
电阻与温度之间的关系
iZON低温温度传感器产品介绍
氮氧化锆(iZON)深低温温度传感器
iZON低温温度传感器的核心部件是氮氧化锆温敏薄膜,采用高热导陶瓷材料进行封装使其具备出色的耐电磁和离子辐射能力。产品基于标准IC工艺制备,不仅实现了国产化更展现了军工品质的卓越特性。
封装形式
为了满足不同应用场景的需求,iZON低温温度传感器提供SD、CU或定制化的封装形式,确保在各种环境下都能发挥出最佳性能。
CU封装质量:2.07g
尺寸:中9.0mmx4.5mm
电极引线:四绞线,材质为磷青铜,长度1m,引线带绝缘层。
SD封装质量:70mg
尺寸:1.4mmx2.4mmx4.0mm
电极引线:2根锡铜合金引线,长度5cm,无绝缘层。
产品优势及指标
优势
高灵敏度:在4.2k的温度下依然保持出色的灵敏度,1mK的精度,确保了在极端环境下的准确测量。
宽工作温度范围:从1.4K到320K,覆盖了从超低温到常温的广阔温度区间。
快速热响应:同样在4.2k的温度下,15ms的热响应时间,让温度变化的捕捉更加迅速。
高可靠性:采用氮氧化锆温敏薄膜,结合高热导陶瓷材料封装,展现出卓越的耐电磁和离子辐射能力。
低磁阻:对磁场不敏感,保证了测量的稳定性。
复现性好:而在4.2k的温度下,±3mK的复现性,确保了测量结果的一致性。
技术指标
iZON低温温度传感器的技术指标体现了其在低温环境下的卓越性能和可靠性。
上述4.2K指的是绝对零度以上4.2开尔文的温度点,这些指标为低温环境下的温度监测提供了精确和可靠的数据。
温度传感器在核聚变实验中的具体应用
iZON低温温度传感器是一种专门设计用于在极端低温环境下工作的温度监测设备。它们能够在极冷的条件下提供精确的温度读数,这对于许多科研和工程领域至关重要。
温度监测与控制:在激光驱动惯性约束核聚变(ICF)实验中,iZON传感器可以用于监测和控制实验中的温度场,确保实验条件满足要求。例如,在“国家点火装置NIF”冷冻演示实验靶的研制中,温度传感器和加热器对称地位于硅臂上下内侧,通过硅臂表面刻蚀的电路向外部控制终端反馈靶的温度,实现靶丸温度调节,为靶丸内表面燃料冰层均化提供满足要求的温度场 。
超导磁体和真空容器的温度测量:在ITER项目中,需要在超导磁体和真空容器上安装能承受特定环境约束的光纤传感器,用于测量磁体中的应变、位移和温度。这些传感器需要在真空、辐射、大电磁场和深冷温度下工作 。
随着绵阳科技城光子技术研究院在科技创新道路上的不断前行,iZON低温温度传感器的卓越性能和广泛应用前景,为我国在高端传感器领域的自主研发和产业升级树立了新的里程碑。光研院的成就,不仅凸显了国产科技力量的崛起,更为我国在国际科技舞台上赢得了更多的认可与尊重。面向未来,光研院将继续秉承创新驱动的发展理念,深化军民融合,推动科技成果转化,为国家的科技进步和产业振兴贡献更多的光和热。
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