БОЛОМЕТР

 

БОЛОМЕТР ( от греч. bole - бросок; луч и metreo - измеряю), тепловой неселективный приёмник оптического излучения, основанный на изменении электрического сопротивления термочувствительного элемента при нагревании его вследствие поглощения измеряемого потока излучения. Болометр служит для измерения мощности интегрального (суммарного) излучения, а вместе со спектрометром - для измерения спектрального состава излучения. Относительное изменение сопротивления DR/R при изменении его температуры на величину DT описывается прибли­жённым равенством DR/R=bDT, где b - температурный коэффициент сопротив­ления; для металлов b~0,5% на 1К, для полупроводников b~4,2% на 1К. Болометр включают по мостовой схеме, в два плеча которой включены два одинаковых термочувствительных элемента. Излучение направ­ляется на один элемент, а другой служит для компенсации изменений температуры окружающей среды и радиационных помех. Термочувствительный элемент болометра обычно представляет собой тонкий (0,1 - 1 мк) слой металла (Ni, Au, Bi и др.), поверхность которого покрывается сло­ем черни, имеющей большой коэффициент поглощения в широкой области длин волн, или полупроводником с большим темпера­турным коэффициентом сопротивления. Полупроводниковые болометры изго­товляют из Ge и Sb, а также из окис­лов Mn, Ni, Co. Сверхпроводящие болометры, работающие при глу­боком охлаждении (3-15К), основаны на резком изменении электрического со­противления металла при переходе его от нормального состояния к сверхпроводящему. В переходном диапазоне, составляющем доли К, температурный коэффициент становится очень большим (~5000% на К), что приводит к увеличению чувствительности болометра. В качестве материалов для сверхпроводящих болометров применяют Sn, Та, Nb и др. У иммерсионных болометров термо­элемент находится в оптическом кон­такте с линзой, выполненной из ма­териала с большим показателем преломления. Это позволяет эффективно фокусировать излучение на приёмной площадке до 0,01 мм2 и за счёт умень­шения площади термочувствительного эле­мента понижать порог чувствитель­ности болометра. Современные  болометры в спектральном диапазоне до 50 мкм и при площади чувствительного элемента 1 -10 мм2 имеют порог чув­ствительности 10-11-10-10 Вт/Гц1/2 при постоянной времени 10-3-10-1 с, а сверхпроводящие болометры - соответственно  10-12 Вт/Гц1/2 и 10-4 с. Болометры применяются в измерительной технике как приёмники ин­фракрасного излучения.