Методы и средства изучения физико-химических явлений и процессов. Мышкин В.Ф - 18 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

2.2. Болометр
Болометр - устройство для измерения энергии электромагнитного излу-
чения, основанное на изменении физических параметров термочувствитель-
ного элемента в результате его нагрева при поглощении энергии измеряемого
излучения. Чаще всего используют для регистрации ИК-излучения.
Излучение поглощается чувствительным элементом болометра и преобра-
зуется в теплоту. Чувствительный элемент имеет малую теплоёмкость и кре-
пится на тонких проволочных контактах, через которые осуществляется сла-
бая тепловая связь с резервуаром большой теплоёмкости (базой). Тепло рас-
пространяется через проволочку к базе, температура которой постоянна. Че-
рез некоторое время (постоянная времени, зависящая от теплоёмкости чув-
ствительного элемента и теплопроводности между ним и базой) температура
чувствительного элемента приобретает равновесное значение, превышающее
температуру базы. Величина этого превышения определяется произведением
теплового потока, пропорционального мощности падающего излучения, на
тепловое сопротивление между чувствительным элементом и базой. Измене-
ние температуры чувствительного элемента приводит к изменению его элек-
трических параметров, чаще сопротивления, которое измеряется.
Предел чувствительности определяется термодинамическими флуктуаци-
ями температуры чувствительного элемента, которые уменьшаются с пони-
жением температуры. Охлаждаемые до температуры жидкого Не болометры
имеют чувствительность в 10
3
раз выше, чем при комнатной температуре.
Болометры являются широкополосными приёмниками излучения и ис-
пользуются практически во всём ИК-диапазоне - от 1,5 мкм и до 2 мм.
2.3. Пироэлектрический приёмник
При изменении температуры величина спонтанной поляризации кристал-
лов пироэлектриков изменяется, что вызывает появление электрического
поля, которое можно наблюдать, пока свободные заряды не успеют его
скомпенсировать (пироэффект).
Пироприемники относятся к тепловым приёмникам излучения. Их можно
рассматривать как генератор напряжения, внутреннее сопротивление которо-
го имеет ёмкостный характер, поэтому он пригоден только для регистрации
потоков излучения переменной интенсивности. Чувствительный элемент пи-
роприемника представляет собой тонкую пластину пироэлектрика (напри-
мер, титаната бария, титаната свинца) с электродами, нанесёнными на по-
верхности, перпендикулярные полярной оси пироэлектрика. Электрод, об-
ращенный к источнику излучения, покрывают слоем поглотителя. Оптиче-
ские свойства поглощающего покрытия определяют область спектральной
чувствительности: она лежит в диапазоне длин волн от десятых долей мкм до
нескольких мм. Предельная чувствительность пироприемника постоянна в
достаточно широком диапазоне частот, что позволяет применять его при ча-
стотах модуляции излучения до десятков МГц (другие тепловые приёмники
могут применяться при частотах модуляции до десятков Гц).
Макроскопические образцы сегнетоэлектриков имеют доменную структу-
18

Страницы