болометр

БОЛОМЕТР (от греч. bole - бросок, луч и metreo - измеряю) - тепловой неселективный приёмник излучения, основанный на изменении электрич. сопротивления термочувствит. элемента из металла, полупроводника или диэлектрика при его нагревании вследствие поглощения измеряемого потока излучения. Б. используется для измерения суммарной мощности излучения, а в сочетании со спектр. прибором - для определения спектр. состава излучения. Введением красителей в органич. плёнку, наносимую на поглощающий слой, или с помощью внеш. оптич. фильтров Б может быть превращён в селективный приёмник. Термочувствит. элемент металлич. Б. представляет слой (толщина 0,1-1,0 мкм) металла (Pt, Ni, Au, Bi), поверхность к-рого покрыта слоем черни для улучшения поглощения в широкой области спектра. В полупроводниковых Б. используют окислы Mn, Ni, Со, а также плёнки из Ge и Si. Б. включают по мостовой схеме, в два плеча к-рой включены два одинаковых термочувствит. элемента: один - рабочий, другой - компенсационный для устранения влияния темп-ры окружающей среды на балансировку моста.

Относит. изменение сопротивления чувствит. элемента Б. при изменении его темп-ры на величину описывается приближённым равенством , где - температурный коэф. сопротивления; для большинства металлов ; для полупроводников . Как приёмник оптич. излучения Б. характеризуется чувствительностью или коэф. преобразования, выражаемым в В/Вт; порогом чувствительности или пороговым потоком - миним. потоком, при к-ром сигнал близок или равен шумам Б., и постоянной времени, характеризующей время установления стационарного режима. Металлич. Б. (0,5% на 1 К), работающие без охлаждения, при собственном R=5-50 Ом имеют чувствительность ~5-10 В/Вт, пороговый поток ~10^-10-10^-9 Вт/Гц^1/2 и постоянную времени 2*10^-1 с. Полупроводниковые Б. применяют как без охлаждения (4,2 % на 1 К), так и при глубоком охлаждении до 1,5-4 К; их типичные параметры: собственное R=1-10 МОм, чувствительность 50- 5000 В/Вт, пороговый поток порядка 10^-11- 10^-10 Вт/Гц^1/2, постоянная времени 0,1-5 MC. Пороговый поток полупроводниковых Б. изменяется приблизительно где s - площадь чувствит. площадки. Уменьшение размеров площадки затрудняет фокусировку излучения на ней. Для преодоления этого затруднения созданы иммерсионные Б., у к-рых чувствит. элемент находится в оптическом контакте с линзой, имеющей большой показатель преломления. Это позволяет эффективно фокусировать излучение на приемной площадке размеров до 0,01 мм² и тем самым снижать величину порогового потока. Сверхпроводниковые Б., работающие при глубоком охлаждении (3-15 К), основаны на резком изменении сопротивления при переходе нек-рых металлов и полупроводников от нормального к сверхпроводящему состоянию. В переходном диапазоне темп-р, составляющем доли градуса, температурный коэф. резко возрастает (5000% на 1 К), что приводит к увеличению чувствительности Б. В качестве материалов для таких Б. применяют Sn, Та, Pt, сплав ниобия с оловом, а также нитрид ниобия. Пороговый поток и постоянная времени сверхпроводниковых Б. составляют соответственно 3*10^-11-5*10^-14 Вт/Гц^1/2 и 10^-4-10^-3 с (см. Сверхпроводниковые приёмники излучения).

Б. широко применяются в измерит. и лазерной технике как приёмники ИК-излучения.

Лит.: Марков M. H., Приёмники инфракрасного излучения, M., 1968; Криксунов Л. 3., Справочник по основам инфракрасной техники, M., 1978; Справочник по лазерам, пер. с англ., под ред. A. M. Прохорова, т. 2, M., 1978.

Л. Н. Капорский.

   <<      Предметный указатель      >>