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 ΔR/R при изменении его температуры на величину ΔT описывается приближённым равенством ΔR/R=βΔT, где β — температурный коэффициент сопротивления; для металлов β=0,5% на 1К, для ПП β≈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 радиационнных 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 ПП 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 чувствитительного 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. (О параметрах болометров (см. Приемники оптического излучения). Болометры применяются в измерительной технике как приёмники инфракрасного излучения.