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.
Болометр 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. болометра 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 болометрах используют окислы
Mn, Ni, Со, а также плёнки из Ge и Si. Болометр включают по мостовой схеме, в два
плеча к-рой включены два одинаковых термочувствит. элемента: один - рабочий,
другой - компенсационный для устранения влияния температуры окружающей среды на
балансировку моста.
Относит. изменение сопротивления
чувствит. элемента болометра
при изменении его температуры на величину
описывается приближённым равенством ,
где - температурный
коэф. сопротивления; для большинства металлов ;
для полупроводников
. Как приёмник оптич. излучения болометра характеризуется чувствительностью или коэф.
преобразования, выражаемым в В/Вт; порогом чувствительности или пороговым потоком
- миним. потоком, при к-ром сигнал близок или равен шумам болометра, и постоянной времени,
характеризующей время установления стационарного режима. Металлич.
болометры (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/Гц1/2
и постоянную времени 2*10-1 с. Полупроводниковые болометры 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/Гц1/2, постоянная времени
0,1-5 MC. Пороговый
поток полупроводниковых болометров изменяется приблизительно
где s - площадь чувствит. площадки. Уменьшение размеров площадки затрудняет
фокусировку излучения на ней. Для преодоления этого затруднения созданы
иммерсионные болометры, 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 болометры, 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 температур, составляющем доли градуса, температурный коэф. резко возрастает
(5000% на 1 К),
что приводит к увеличению чувствительности болометра. В качестве материалов
для таких болометров применяют Sn, Та, Pt, сплав ниобия с оловом, а также нитрид ниобия. Пороговый
поток и постоянная времени сверхпроводниковых болометров составляют соответственно 3*10-11-5*10-14
Вт/Гц1/2 и 10-4-10-3 с (см. Сверхпроводниковые
приёмники излучения).
Болометры широко применяются в измерит. и лазерной технике как приёмники ИК-излучения.
Литература по болометрам
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.
Знаете ли Вы, что релятивистское объяснение феномену CMB (космическому микроволновому излучению) придумал человек выдающейся фантазии Иосиф Шкловский (помните книжку миллионного тиража "Вселенная, жизнь, разум"?). Он выдвинул совершенно абсурдную идею, заключавшуюся в том, что это есть "реликтовое" излучение, оставшееся после "Большого Взрыва", то есть от момента "рождения" Вселенной. Хотя из простой логики следует, что Вселенная есть всё, а значит, у нее нет ни начала, ни конца... Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
при изменении его температуры на величину
описывается приближённым равенством 
,
где 
- температурный
коэф. сопротивления; для большинства металлов 
;
для полупроводников 
. Как приёмник оптич. излучения болометра характеризуется чувствительностью или коэф.
преобразования, выражаемым в В/Вт; порогом чувствительности или пороговым потоком
- миним. потоком, при к-ром сигнал близок или равен шумам болометра, и постоянной времени,
характеризующей время установления стационарного режима. Металлич.
болометры (
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/Гц1/2
и постоянную времени 2*10-1 с. Полупроводниковые болометры 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/Гц1/2, постоянная времени
0,1-5 MC. Пороговый
поток полупроводниковых болометров изменяется приблизительно 
где s - площадь чувствит. площадки. Уменьшение размеров площадки затрудняет
фокусировку излучения на ней. Для преодоления этого затруднения созданы
иммерсионные болометры, 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 болометры, 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 температур, составляющем доли градуса, температурный коэф. резко возрастает
(
5000% на 1 К),
что приводит к увеличению чувствительности болометра. В качестве материалов
для таких болометров применяют Sn, Та, Pt, сплав ниобия с оловом, а также нитрид ниобия. Пороговый
поток и постоянная времени сверхпроводниковых болометров составляют соответственно 3*10-11-5*10-14
Вт/Гц1/2 и 10-4-10-3 с (см. Сверхпроводниковые
приёмники излучения).
