Отдельное направление создания малоинерционных термопар представляет разработка тонкопленочных термоэлектрических термометров.
Ряд исследований в этой области провели в начале 70-х годов в Харьковском авиационном институте Д. Ф. Симбирский, Л. С. Григорьев и А. В. Олейник. Созданные здесь тонкопленочные термопары применяются для исследования температурных полей, измерения температур на поверхности деталей, обтекаемых высокотемпературным нестационарным газовым потоком. Разработана полуискусственная термопара, одним из электродов которой является материал детали (рис. 6.10). На поверхность детали наносится пленка изолятора, размеры которой определяются расстоянием от точки измерения температуры (спая термопары) до места съема сигнала. На изоляционную пленку наносится металлический пленочный электрод [73].
Пленочная термопара железо — никель, используемая при измерениях стационарных и нестационарных температурных полей, а также контроле температур во время напыления, отжига или исследования тепловых процессов в тонких магнитных пленках, разработана в 1976 г. в Институте химической физики АН СССР М. Г. Мальбиным, О. П. Павлюченко, В. Ю. Яковчуком [54]. Удобный температурный датчик для изучения сверхпроводимости представляет собой низкотемпературную тонкопленочную термопару (медь — сплав меди с железом), созданную О. М. Игнатьевым, Μ. Ф. Степко, B. Ю. Таренковым. В диапазоне температур 4,2—11 К чувствительность термопары постоянна и составляет 9 мкВ·К-1 [34].
Тонкопленочные термопары для дифференциального термического анализа разработаны В. Кингом, С. Камилли, А. Финдейсом. Термопары изготавливались катодным распылением на пластинку из кварца тонкого слоя золота, на который гальваническим путем наносился слой никеля. Применение таких термопар давало возможность исследовать образцы массой (5—10) 10-6 кг [112].
Одним из перспективных методов повышения чувствительности термоэлектрических термометров является их конструктивное объединение с другими типами температурных датчиков. Дифференциальная термопара, измерительный спай которой представляет собой бусинковый термистор, создана в Софийском университете (ВНР) C. Ивановым и Л. Вацкичевым (1967 г.). Подбор внутреннего сопротивления измерительного спая, осуществляемый таким образом, чтобы оно изменялось с температурой по экспоненциальному закону, обусловил высокую чувствительность термопары в диапазоне 300— 450 К [31]. Японские специалисты создали термоэлектрический термометр сопротивления и термоэлектрический транзисторный преобразователь [91, 92].
Примеры применения термоэлектрических термометров. Термопары служат эффективным средством для диагностики низкотемпературной неравновесной плазмы. Возможности термопарного метода для этих долей, а также его погрешности были детально проанализированы в работе Ю. А. Иванова, Ю. А. Лебедева и В. Н. Трофимова (1979 г.) [321.
Термопары входят в комплекс аппаратуры по изучению физических свойств земной коры. Точные термоэлектрические датчики для геокриологических исследований разработаны в начале 60-х годов А. В. Голубевым. К этим приборам относятся грунтовая термопарная установка для круглогодичной регистрации температуры в грунте на глубине до трех метров и термопарный комплект для измерения температуры снежного покрова.
Для измерения средней температуры почвогрунта разработана установка, получившая название «термопаук». Она представляет собой термобатарею, измерительные спаи которой устанавливаются на поверхности грунта, а спаи сравнения погружены в среду с постоянной температурой. В данной конструкции используется предложенная А. В. Голубевым (1960 г.) методика дистанционного измерения без предварительной градуировки измерительного спая, что возможно при наличии двух термоспаев сравнения, которыми задаются два определенных значения температуры [21].
Работа термопары как датчика температуры в системе автоматического регулирования режимов резания исследована Е. В. Дудкиным и А. Л. Плотниковым. Опыты проводились на универсальном токарно-винторезном станке, оснащенном бесступенчатыми приводами главного движения и подачи. При обработке стали резцами с твердосплавными пластинами температура регистрировалась непрерывно с помощью осциллографа [28]. Аналогичные экспериментальные исследования естественных термопар, образованных поверхностью, на которую воздействует резец, и проволокой, выполнили японские специалисты Т. Китагава и Т. Сиракаси [113].
Применение термопар для регулировки высокочастотного нагрева изучено американским исследователем А. Раффом [126].
Термопара хромель — алюмель была выбрана в качестве датчика температуры при испытаниях искусственных спутников, производимых в камере СИМЛЕС, находящейся во Французском космическом центре в Тулузе и представляющей самую большую в Западной Европе камеру имитации космических условий [104].
Широко применяются термоэлектрические преобразователи в медицинских целях. В частности, разработаны быстродействующие термоэлектрические приборы для измерения температуры барабанной перепонки; термоэлектрический зонд для измерения температуры различных органов, в котором чувствительный элемент с помощью штепсельного разъема подключается к рукоятке, соединенной кабелем с приборами питания, обработки сигнала и индикации [109, 111].
Перечисленные примеры не ограничивают область применения термоэлектрических термометров, которые на современном уровне техники определяют развитие термометрии в целом.
