Болометр

(от греч. Bolē — бросок. Луч и ...метр прибор для измерений энергии излучения, основанный на изменении электрического сопротивления термочувствительного элемента при нагревании его вследствие поглощения измеряемого потока излучения. Б. Служит для измерения мощности интегрального (суммарного) излучения, а вместе со спектрометром — для измерения спектрального состава излучения. Термочувствительный элемент обычно представляет собой тонкий (0,1—1 мкм) слой металла (никель, золото, висмут и др.), поверхность которого покрывается слоем черни, имеющим большой коэффициент поглощения в широкой области длин волн, или полупроводник с большим температурным коэффициентом сопротивления (0,04—0,06°С и более), или же диэлектрик.

Размер и форма чувствительного элемента Б. Определяются природой источника радиации. Для спектральных измерений этот элемент обычно изготовляют в виде двух одинаковых полосок. Излучение направляется на один элемент, а другой служит для компенсации изменений температуры окружающей среды и радиационных помех. Вид Б. Для спектральных измерений приведён на рис. Б. Включается в электрическую мостовую схему, питаемую постоянным или переменным током. Под действием потока радиации температура чувствительного элемента изменяется на некоторую величину ΔТ, что приводит к соответствующему изменению сопротивления Б. На ΔR. Последнее вызывает изменение силы тока в электрической цепи Б., и на нагрузочном сопротивлении возникает падение напряжения, которое служит мерой мощности измеряемого потока радиации.

Б. Характеризуется коэффициентом преобразования энергии излучения в электрическое напряжение или чувствительностью r, сопротивлением R, порогом чувствительности Б. И постоянной времени τ, служащей мерой времени установления его стационарного режима при облучении. Металлические Б. Работают обычно без охлаждения. Их изготовляют либо из тонких фольг, либо напылением металла в вакууме на тонкую плёнку или твёрдую подложку. Выбор делают в зависимости от желаемого значения τ. Лучшие Б. Из фольг — никелевые, имеющие сопротивление 5—10 ом, чувствительность 7—10 в/вт, постоянную времени 0,02 сек. Напылённые Б. Изготовляют из висмута, сурьмы и никеля испарением металлов в вакууме на тонкую органическую плёнку. Наиболее распространены из металлических напылённых Б.

Висмутовые, с параметрами. Сопротивление 150—200 ом, чувствительность 13—15 в/вт, постоянная времени 0,02 сек. Полупроводниковые Б. Также применяют обычно без охлаждения. Их изготовляют прессованием окислов никеля, марганца и кобальта или испарением некоторых полупроводников в вакууме на подложку. Их параметры. Сопротивление 1—10 Мом, чувствительность 50—1000 в/вм, постоянная времени 1—5 мсек. Наиболее чувствительны охлаждаемые до очень низкой температуры полупроводниковые Б., изготовленные из германия, легированного галлием. При температуре 2—4 К, приёмной площадке 10 мм2 и сопротивлении 12 ком чувствительность 4,5 кв/вт, а постоянная времени 0,4 мсек. Весьма чувствительны также сверхпроводящие Б. С чувствительным элементом в виде тонкой проволоки, которая находится при температуре перехода в сверхпроводящее состояние и по которой протекает измерительный ток.

Под действием излучения сопротивление проволоки частично восстанавливается, что приводит к увеличению падения напряжения. Лучшие из них — оловянные Б., напылённые на тонкую слюдяную подложку, работающие при температуре 3,7 К, что соответствует середине интервала перехода олова из нормального в сверхпроводящее состояние. Недостаток таких Б. — необходимость поддержания температуры с высокой степенью точности и сложность согласования Б. С усилителем. Б. Широко применяют в технике как приёмники инфракрасного излучения. Лит. Смит P., Джонс Ф., Чесмер P., Обнаружение и измерение инфракрасного излучения, пер. С англ., М., 1959. Тепловые приемники излучения, К., 1967. Болометр БМЦ-3 для спектральных приборов..