Болометры металлические

Наиболее часто встречаются два вида шумов. Так называемый белый шум характеризуется постоянством спектральной плотности в широком диапазоне частот. Таким шумом обладают термоэлементы и металлические болометры грубо приближенно можно считать, что им обладают фотоэлементы и фотоумножители. Спектральная плотность тепловых шумов в тепловых приемниках определяется формулой Джонсона-Найквиста [c.228]

Болометр в переводе с греческого означает измеритель излучения. Действие его основано на том, что сопротивление проводника зависит от его температуры. Болометры бывают металлические и полупроводниковые. Болометры представляют собой тонкие пластинки из материала, сопротивление которого сильно зависит от температуры. Наиболее пригодны следующие металлы платина, золото, висмут, сурьма и полупроводники германий, кремний, оксиды меди, марганца, никеля, кобальта. [c.290]

Болометры — специально выполненные резисторы из проводникового или полупроводникового материала, предназначенные для обнаружения и измерения чрезвычайно малых потоков мощности. По сравнению с другими терморезисторами болометры отличает более высокая стабильность характеристик (металлические болометры), но вместе с тем — пониженные температурные коэффициенты. Их так же, как СВЧ-диоды, изготавливают парами, причем располагают рядом и один из них экранируют от излучения. Болометры часто применяют с охлаждением до низких температур с целью увеличить их чувствительность и снизить погрешность измерений. [c.122]

В последние годы наряду с металлическими болометрами получили широкое применение полупроводниковые болометры, обладающие чувствительностью на несколько порядков большей, чем металлические. Эго объясняется тем, что чувствительный элемент полупроводникового болометра обладает большим сопротивлением, причем температурный коэффициент полупроводниковых материалов примерно в 10 раз больше, чем у металлов и имеет отрицательный знак. Значения удельного сопротивления у разных полупроводников различны и при комнатной температуре лежат в пределах 0,1—10 ом-см таким образом, полупроводники по электропроводности занимают всю область, разделяющую проводники от диэлектриков. Полупроводниковый болометр, так же как и металлический, при измерении светового потока включается в схему моста Уитстона. [c.262]

Классический металлический болометр. Эти болометры представляют металлическую пленку или узкую полоску с положительным температурным коэффициентом сопротивления, приблизительно равным классической величине 1/Т° К, т. е. 0,35% на 1 градус. [c.231]

Металлический болометр всегда работает в стабильных условиях. В случае сверхпроводниковых болометров, когда коэффициент а положителен, но очень велик, нестабильность будет появляться, если а (Т — Тц) стремится к единице. Если тепловой эффект больше желаемой величины, то он может быть уменьшен путем снижения нагрузочного сопротивления при соответствующим образом подобранных условиях этот эффект, как можно показать, равен нулю. У полупроводниковых болометров а — отрицательная величина, и приведенные выше выкладки показывают, что система является устойчивой. Однако если нагрузочное сопротивление мало (т. е. меньше нужной для стабильных условий величины), то тепловой эффект снова становится положительным. В предельном случае очень малой нагрузки [c.233]

Ранее уже говорилось, что болометр только с одними излучательными потерями тепла наиболее чувствителен таким образом, предел чувствительности для классического металлического болометра определяется соотношением [c.235]

Характеристики некоторых наиболее чувствительных металлических болометров, данные по которым публиковались, приведены в табл. 2. [c.237]

Характеристики металлических болометров [c.238]

Болометры. Болометром называется приемник лучистой энергии, действие которого основано на изменении электрического сопротивления чувствительного элемента при нагревании его вследствие поглощения излучения. Болометры бывают металлические, полупроводниковые и сверхпроводящие. [c.109]

Термисторы, изготовленные в виде таблеток или столбиков, обычно применяют для измерения температуры окружающей среды. Для фиксации ИК-излучения поверхность чувствительного слоя чернят для увеличения коэффициента поглощения и помещают в герметический корпус. Схема включения термистора такая же, как и металлического болометра. Сопротивление термисторов может быть от 1 до 10 Мом, а минимальный регистрируемый поток — порядка 10 вг. Основное применение термисторы находят в схемах автоматического контроля производственных процессов, пирометрах и радиометрах, а также в спектроскопии. [c.111]

Характерной особенностью тонких пленок является постоянство их рабочих характеристик в щироком интервале частот. Это объясняется тем, что толщина пленок обычно намного меньше глубины проникновения высокочастотных колебаний сантиметрового и даже миллиметрового диапазона. Кроме того, сопротивление однородной металлической пленки постоянному току близко по своему значению к активной составляющей сопротивления пленки току СВЧ. В связи с этим тонкопленочные элементы нашли широкое применение для измерителей мощности в диапазоне СВЧ, для чего чаще всего используются тонкопленочные болометры [Л. 3,4]. [c.73]

Чувствительность металлопленочного болометра может быть повышена за счет применения полупроводниковой пленки. В этом случае тонкая стеклянная или слюдяная пластинка с одной стороны покрывается металлической пленкой, а с противоположной стороны— полупроводниковой пленкой. Болометр работает следующим образом. Металлическая пленка, сопротивление которой согласовано с волновым сопротивлением, поглощает энергию СВЧ и нагревается. Нагрев металлической пленки вызывает нагрев подложки и слоя полупроводника. Поскольку подложка имеет очень малую толщину, температура полупроводникового слоя с большей точностью соответствует температуре металлического слоя. [c.74]

В цепи В сопротивление / 1 выбирается из тех же соображений, что и в мостиковой схеме. Емкость С должна быть выбрана так, чтобы обеспечить низкий импеданс по сравнению с болометром и первичной обмоткой трансформатора для низких частот, на которых происходит модуляция. Величина емкости оказывается порядка 1000 мкф для металлических болометров. Электролитические конденсаторы обычно не используются для этих целей, так как они часто оказываются источником дополнительного шума. Для болометров с низким импедансом лучше использовать мостиковую схему А, чтобы избежать применения громоздкой емкости (обычно с бумажной изоляцией, пропитанной маслом). [c.27]

Высокий температурный коэффициент сопротивления частично компенсирует относительно высокую теплопроводность. В результате этот приемник оказывается почти эквивалентным металлическому болометру. [c.27]

В качестве рецепторов в абсорбционной спектроско-ПИИ используются главным образом фотоэлементы и в простейших случаях глаз наблюдателя. Для измерения инфракрасного излучения применяют фотоэлементы (см. с. 16), термоэлементы и болометры. В термоэлементах используется термо-э. д. с., возникающая при изменении температуры спая между металлами или сплавами. Например, широко используются в этих целях термопары медь — константан, серебро — висмут и др. Принцип действия болометра основан на изменении электросопротивления материала при нагревании. Термочувствительный элемент, представляющий собой зачерненную платиновую, сурьмяную или другую тонкую металлическую пластинку, включают в мостовую схему. Инфракрасное излучение вызывает нагревание термочувствительного элемента и разбаланс моста, пропорциональный интенсивности падающего излучения. [c.52]

Кристаллы металлического германия применяют и в качестве термисторов (т. е. термосопротивлений с полупроводниками) для очень точных измерений температуры. Болометры представляют собой приборы с термисторами, которые на расстоянии измеряют энергию излучения. Построены автоматические аппараты с термисторами для контроля работы химических установок. [c.377]

Болометры. Болометр представляет собой прибор для измерения энергии излучения, основанный на изменении электрического сопротивления термочувствительного элемента при его нагревании потоком измеряемого излучения. Термочувствительные элементы болометра изготовляются из тонких почерненных металлических полос. Изменение сопротивления термочувствительного элемента обычно измеряется с помощью моста Уитстона. В два плеча этого моста включаются два одинаковых термочувствительных элемента, на один из которых падает измеряемое излучение, а другой служит для компенсации колебаний температуры окружающей среды (рис. 97) мост питается постоянным или переменным током. При попадание излучения на один из термочувствительных элементов вследствие нагревания изменяется его сопротивление, что вызывает нарушение баланса моста, разность по- [c.207]

Температурный коэффициент сопротивления металлов, употребляемых для изготовления болометров, составляет при -комнатной температуре 0,3—0,5% на 1°С. Большей частью для болометров используются платина, золото, никель, сурьма, висмут и некоторые другие металлы Эти металлы применяют в виде весьма тонких пленок толщиной от 0,1 до 0,05 я. Полоски толщиной в несколько десятых долей микрона изготовляют прокаткой в виде фольги, а более тонкие пленки получают путем распыления металлов в вакууме (катодного или термического) на подложку из непроводящего материала (например, слюду). На пленку тем же путем наносят электроды из золота. Электрическое сопротивление подобного болометра составляет несколько омов. Максимальная чувствительность металлических болометров, предназначенных для целей инфракрасной спектрометрии, имеет величину порядка 10 °—10-" вт. [c.208]

Источником излучения в интервале 20—150 мк служит обычно штифт Нернста или глобар иногда используются в лабораторных исследованиях угольная дуга, сетка Ауэра, платиновая лента, покрытая слоем тория. Однако для установки в спектрофотометрах, выпускаемых промышленностью, приемлемыми оказались только первые два типа источников, эффективных вплоть до длин волн порядка 80 мк, далее же следует использовать ртутную лампу высокого давления. Она обычно представляет собою кварцевую трубку, заполненную парами ртути. В процессе разряда температура паров ртути повышается до 1200° К, а давление достигает нескольких атмосфер. Есть основание полагать, что излучение с длиной волны короче 50 мк исходит от зон, прилегающих к стенкам кварцевой трубки, а длинноволновое — от внутренних зон разряда. Излучение с длиной волны выше 300 мк составляет 70—80% всего излучения разряда. Приемники — металлические и полупроводниковые болометры, а также оптикоакустические приемники. В последнее время начинают все более широко применяться приемники, работающие при температурах жидкого азота и гелия угольные болометры, германиевые болометры и малоинерционные приемники из антимонида индия. [c.277]

Что касается второго требования, то предполагается, что контактный шум может быть устранен пайкой всех без исключения контактов, а токовый шум не должен появляться в случае цельных металлических полосок, хотя в случае напыленных и даже электролитических слоев такой шум может возникать. Чейсмер и др. [14] обнаружили, что в болометрах с платиновыми полосками токовый шум был весьма существенной помехой. Оказалось, что при эвакуировании болометра этот шум уменьшается, и можно было предположить его акустический характер. [c.236]

Наибольшая чувствительность, возможная для болометров из металлической фольги, может быть технически достигнута при размерах приемника 3 X О, 2 X 10 мм. По уравнению (30) предельная чувствительность для такой площади должна быть (АР)пга = 1,4 X 10" е/п. Поданным Чейсмера и др. [14], для вакуумного болометра длиной 6 мм тепловое сопротивление равно 11 400 град вт, тогда как для радиационного расчет дает значение около 17 ООО град em, таким образом, радиационные потери примерно в два раза больше, чем за счет проводимости. [c.237]

При сильном охлаждении некоторые проводники обладают сверхпроводимостью, т. е. их сопротивление становится ничтожно малым и в телтературной области сверхпроводимости падает с температурой чрезвычайно быстро. На рис. 3 показана характерная кривая зависилюсти сопротивления от температуры для нитрида ниобия. Видно, что максимальный спад равен 2,7 ом град, а составляет соответственно 20 1 на один градус. По сравнению с соответствующими величинами для обычных металлических болометров эти значения исключительно велики. По данным Робертса и Фрея [70], обычным для рассматриваемых болометров является значение [c.240]

С помощью современных болометров, представляющих тонкие металлические пленки, нанесенные на изоляционную подложку, можно фиксировать изменение температур йо 10 °С и обнаруживать лучистые потоки до 10- ° вт вплоть до субмиллиметрбвых волн. Работает болометр обычно в мостовой схеме, питаемой постоянным или переменным током. Для исключения влияния изменения окружающей температуры применяют компенсационную схему из двух [c.109]

Пироэлектрические детекторы [4] отличаются тем, что реагируют не на саму температуру, а на изменение ее во времени, и поэтому не нуждаются в дублирующей системе, защищенной от измеряемого излучения. Детектор представляет собой очень маленькую пластинку из кристаллического вещества, молекулы которого обладают постоянным дипольным моментом. Поглощение тепла вызывает изменение кристаллической решетки и, следовательно, дипольного момента, что приводит к изменению электрического заряда, которое фиксируется с помощью электрода из металлической фольги на противоположной грани кристалла [5, 6]. Из кристаллических веществ чаще всего используются сульфат триглицина, титанат бария, цирконат свинца и танталат лития. Скорость отклика у этих кристаллов гораздо больше, чем у термических детекторов, поэтому их можно использовать для регистрации излучения, прерываемого с частотой порядка 10 Гц, тогда как максимальная частота модулирования при использовании термопар или болометров составляет 15—20 Гц. [c.103]

Болометры делятся на два основных типа металлические и полупроводниковые. Металлический болометр представляет собой чувствительный элемент, изготовленный из рыхлого металла ( черни ), нанесенного на подложку из диэлектрика, которая помещена в баллон, заполненный инертным газом или ва-куумированный. У полупроводниковых болометров чувствительный элемент выполнен из полупроводникового материала толщиной 10— [c.41]

Полупроводниковый болометр (рис. 2.7) состоит из двух терморезистивных элементов, выполненных в виде тонких прямоугольных пластин. Один из них 4 является активным и подвергается воздействию ИК-излучения, другой 3 служит для компенсации влияния температуры окружающей среды. Активный и компенсационный элементы болометра включаются в мостовую электрическую схему, с помощью которой измеряется падающий на приемник световой поток. Полупроводниковые болометры обладают большей механической прочностью по сравнению с металлическими, не требуют применения вакуумной оболочки, менее инерционны, что и обусловило их более широкое практическое использование. [c.41]

Болометр. Болометр, подобно радиационной термопаре, реагирует на температурные изменения, производимые в приемнике поглощенным инфракрасным излучением. Он обычно представляет собой металлическую или полупроводниковую полоску, обладающую большим температурным коэффициентом сопротивления. Полоска питается постоянным током, который определяется нагрузочным сопротивлением и сопротивлением чувствительного элемента, последнее примерно в 10 раз меньше. Обычно для питания болометра применяют постоянный ток, но в некоторых системах успешно применяли и переменный. В любом случае ток питания болометра не должен попадать на вход усилителя. Это достигается либо мостовой схемой питания болометра, либо блокирующей емкостью при питании переменным током. Обе схемы подключения приведены на рис. 8. Элементы цепи А подбираются так, чтобы обеспечить оптимальную чувствительность болометра, максимальный коэффициент усиления в трансформаторе и минимальный джонсоновский шум в первичной обмотке трансформатора. Для этого необходимо, чтобы отношение со- [c.25]

В детекторах этого типа небольшой термометр на сопротивлениях регистрирует изменения температуры в приемнике излучения. Шум прибора складывается из так называемого джонсоновского шума (флуктуации напряжения в цепи сопротивлений) и термических шумов (флуктуации температуры детектирующего элемента, связанные со статистической природой термического равновесия). Эти шумы быстро возрастают с понижением температуры. В отличие от обычных металлических болометров, где температурный коэффициент также падает при понижении температуры и эффект снижения шумов по существу теряется, сверхпроводящие болометры имеют высокие температурные коэффициенты сопротивления и предельно низкие уровни шумов. Эти системы, таким образом, обладают высокой способностью к обнаружению. Обычно их приемные элементы изготавливаются из олова (Мартин и сотр., 1961), углерода (Бойл и Роджерс, 1959) или легированного германия (Лоу, 1961). [c.44]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология