Главная -> Прохождение невидимых тепловых лучей 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 [ 79 ] 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 величина которого зависит от температуры и материала болометра; для большинства металлов Р = 1/Т; для полупроводников Р^ - ЗООО/Г^. Первые образцы болометров состояли из тонкой зачерненной полоски платиновой фольги; в современных вариантах этих приборов используют металлы, имеющие температурный коэффициент сопротивления порядка 0,5%/°С, и полупроводниковые материалы, температурный коэффициент сопротивления которых доходит до 4,2%ГС. В термисторных болометрах чувствительный элемент представляет собой тонкий слой, образованный спеканием смеси окислов металлов и размещенный на электрически изолированной подложке. Особую группу болометров составляют сверхпроводящие болометры, основанные на резком изменении электрического сопротивления при переходе некоторых металлов и полупроводников от нормального к сверхпроводящему состоянию. Чаще всего в сверхпроводящих болометрах применяют узкую полоску нитрида ниобия, который становится сверхпроводящим при температуре 15 К. В переходном диапазоне, составляющем доли градуса, температурный коэффициент сопротивления достигает 5000%/°С. Сложность криогенной системы и необходимость поддержания температуры в переходном диапазоне, затрудняет применение сверхпроводящих болометров в инфракрасной аппаратуре, предназначенной для установки на движущихся объектах. Болометры включают по мостовой схеме; для устранения влияния окружающей температуры на балансировку моста применяют два чувствительных элемента, один из которых является компенсационным. При изменении-внешних условий параметры обоих элементов изменяются одинаково и равновесие моста сохраняется. Питание мостовой схемы осуществляют постоянным или переменным током с частотой несколько сот или тысяч герц. При питании схемы по. Ф£5 Рис. 6.1. Эскизы компенсированных термоэлементов: а - ТК-ЗХ1,Б; б - ТК-1Х1,8; (6) металлического болометра фирмы 1ЛЛОн; 3 - вакуум; 4 - фиксаторы; 5, 10 - опрктподы- 6 -плата из пластмассы; / - вакуумная замазка; 8 - окно, прозрачное для инфракрасных лучей; S - чувствительные элементы иа ацетатцеллюлозной пленке. Рис 6 2. Учройство (а) и схема включения Пейсе - / -электровводы; 2 -стеклянный бал 6-плата из пластмассы; 7 - вакуу W 9 8 7 стоянным током усиление сигнала с выхода болометра производят на частоте модуляции воспринимаемого лучистого потока. При питании схемы переменным током сигнал усиливают вначале на частоте изменения тока, а затем после детектирования - на частоте модуляции. Основными шумами металлических болометров являются тепловые шумы, а полупроводниковых болометров - токовые. В качестве материалов для изготовления чувствительных слоев металлических болометров используют тонкие пленки золота, никеля, висмута и некоторых других металлов. В полупроводниковых болометрах чувствительные слои изготовляют из окислов марганца, никеля, кобальта, а также из германия, сурьмы и других материалов. Параметры болометров отечественного и иностранного производства даны в табл. 6.4 и 6.5. Рассмотрим конструкции типовых болометров, применяемых в инфракрасной аппаратуре. Металлический болометр фирмы Цейсе (рис. 6.2, а) имеет два чувствительных элемента, полученных испарением сурьмы на подложку из коллодия. Чувствительные элементы имеют длину 8 мм, ширину 4 мм и сопротивление 260 Ом. Они смонтированы на плате из пластмассы и помещены в стеклянный вакуумированный баллон. Чувствительные элементы включевы в мостовую схему (рис. 6.2, б), питаемую переменным током частотой 4000 Гц при частоте модуляции излучения 12 Гц. Конденсаторы С/ и С2 емкостью по 2200 пФ служат для регулировки фазы. R1 и R2 - балансные резисторы (20 Ом). Напыленные болометры, разработанные в ФИАН имени П. Н. Лебедева, состоят из двух полос, одна из которых рабочая, а другая - компенсационная. Каждая полоса содержит тонкую (20 ... 30 нм) пленку из нитроцеллюлозы, на которую с одной стороны нанесен напылением в вакууме токопроводящий слой из сплава висмута со свинцом, а с другой стороны - поглощающий слой. Последний образован из золотой черни, получаемой путем испарения чистого золота в атмосфере водорода или азота при давлении 1.. 4 мкПа. Получаемый осадок имеет черный цвет и хорошо поглощает излучение в инфракрасной области спектра. Толщина слоя рыхлой золотой черни составляет 20,..30 мкм. Токопроводящий слой имеет толщину 0,1... 0,2 мкм и Ширину 0,3...0,5 мм; при отношении ширины к длине 1 : 10 сопротивление слоя составляет 300 Ом, рабочий ток 2...5 мА. Чувствительный элемент болометра заключен в герметичный стеклянный цилиндрический баллон, в нем поддерживается давление в пределах от 1,33.10...1,33-10 Па. Излучение попадает на чувствительную площадку через плоское окно из бромистого калия, покрытого тонким слоем фтористого магния в целях предохранения от влаги. Параметры болометра: рабочий Параметры болометров отечественного производства
Металлические
Полупроводниковые
Примечание. Обозначения в маркировке болометров: Б - болометр; вторая буква - материал чувствительного слоя (В - висмут, Н - никель, Г - германий, О - оксиды, К - кремний); третья буква - материал подложки (Ц - целлулоидная пленка, С - стекло, М - слюда Мусковит , К - кварц); материалом чувствительного слоя болометров БКМ является смесь окислов кобальта и марганца. Таблица 6.5 Параметры болометров иностранного производства
|
© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95 |