Ameriški znanstvenik, in sicer 'Samuel P. Langley', je bil prvi bolometer izumil leta 1880. Oba galvanometer tako dobro, kot Most Wheatstone se uporablja za ustvarjanje deformacije. Tu ustvarjena deformacija je lahko sorazmerna z intenzivnostjo sevanja, ki se uporablja za majhne deformacije. Naslednji bolometer v glavnem vključuje 4-platinaste rešetke, kjer so vsa vrata zasnovana z zaporedjem trakov. Razporeditev teh trakov se lahko izvede v krakih uporovnega mostu. Te rešetke se nahajajo nasproti mostu. Tako se bolometrska naprava uporablja za merjenje sevanja, ko se temperatura odpornega kovinskega traku dvigne v uporovnem mostu. Ta članek obravnava pregled bolometra, delovanja, vezja, prednosti in uporabe.
Kaj je bolometer?
Opredelitev: Instrument, ki se uporablja za odkrivanje in merjenje sevanja in toplote mikrovalovne energije, je znan kot bolometer. Ta naprava deluje z uporabo temperaturno občutljivega uporovnega elementa, kjer odpornost tega elementa se bo spreminjal skozi temperaturo. Najpogosteje uporabljeni uporovni elementi so Barretter in Termistor . Hitrost in občutljivost te naprave lahko spremenite tako, da spremenite toplotno upornost med bolometrom in njegovim okoljem. Toda občutljivost in hitrost sta v smeri toplotnega upora obratno sorazmerni. Posledično je občutljiv bolometer pogosto počasen.
Bolometer deluje
Bolometer vključuje absorpcijski del, ki je sestavljen iz rahle kovinske plasti. Priključitev tega dela je mogoče s pomočjo toplotne povezave opraviti preko toplotnega rezervoarja. Ko sevanje enkrat zadene v absorpcijski del, se njegova temperatura spreminja znotraj temperature. V primerjavi s temperaturo rezervoarja je ta temperatura visoka zaradi absorpcije sevanja z absorpcijskim delom.
Notranja toplotna konstanta je lahko enakovredna razmerju toplotne zmogljivosti med absorpcijskim elementom in rezervoarjem. Zato se sprememba temperature meri neposredno preko uporovnega termometra, ki je povezan z absorpcijskim delom. Včasih se za izračun spremembe temperature uporablja odpornost absorpcijskih delov.
Krog bolometra
Shema vezja bolometra je prikazana spodaj. Razporeditev tega je mogoče v obliki mostu, pri čemer en del tega vključuje temperaturno občutljivo upor . Razporeditev tega upora se lahko izvede v mikrovalovnem energijskem polju, kjer je moč izmeriti moč.
Krog bolometra
Ta upor absorbira izmerjeno moč, ker v njem nastaja toplota. Ta proizvedena toplota lahko spremeni upornost elementa. Spremembo upora lahko izmerimo z mostnim vezjem.
Konstrukcija bolometra se lahko izvede s kombinacijo diferencialnega ojačevalnika in oscilatorjev. Eno vezje je neuravnoteženo, potem bo nihalo. Uporni element v števcu bo absorbiral moč, da bo vezje uravnoteženo. Tako lahko mostno vezje uravnotežite s prilagoditvijo pristranskosti enosmernega toka.
Krog bolometra je lahko razporejen znotraj mikrovalovnega polja. Torej lahko sevanje absorbira skozi element, da poveča njihovo temperaturo in povzroči spremembo njihove odpornosti.
Zaradi hladne odpornosti se bo neenakost pojavila v obratni smeri. Torej bo izhod oscilatorja zmanjšan zaradi neravnovesja, da bo mostovno vezje uravnoteženo. Zmanjšano moč v vezju lahko izmerimo z elektroniko voltmeter tako da prikaže povečano moč skozi oscilator. To moč se lahko absorbira v mikrovalovnem polju skozi uporovni element.
Bolometrski most uporablja predvsem dva elementa, ki vključujejo naslednje.
Barretter
Barretter je ena vrsta žice, narejene s kovino. Ta žica ima lastnost, ki je pozitiven temperaturni koeficient. Ko se temperatura poveča, se poveča tudi temperatura kovinske žice.
Termistor
Termistor je ena vrsta toplotnega upora, ki ga lahko izdelamo iz polprevodniškega materiala. Glavna lastnost tega je negativni temperaturni koeficient, kar pomeni, da se bo temperatura, ko se temperatura zviša, zmanjšala.
Torej je barretter v primerjavi s termistorjem zelo občutljiva kovinska žica. To se pogosto uporablja za merjenje moči od 0,01 do 10 mW. Za merjenje moči nad 10 mW se uporabi kombinacija bolometra in dušilca.
Nov bolometer
Nove bolometrske naprave so preproste, hitrejše in pokrivajo tudi več valovnih dolžin. Ti so zasnovani v laboratorijskih pogojih in se uporabljajo za merjenje celotne energije, ki se prenaša skozi sprejete fotone elektromagnetnega sevanja. To sevanje prihaja iz oddaljenih galaksij in je v obliki radijskih valov, vidne svetlobe, mikrovalov, sicer pa spektralnih delov.
Novi bolometri so popolnoma drugačni v primerjavi s tradicionalnimi bolometri, ker uporabljajo kovino za absorpcijo sevanja in za merjenje povišane temperature. Obstaja še nekaj drugih bolometrov, ki se zanašajo na vibracije atomov v materialu, da zmanjšajo njegov odziv
Prednosti
Glavni prednosti bolometra vključujejo naslednje.
- Ti instrumenti so zelo učinkoviti glede ločljivosti energije in občutljivosti v primerjavi z drugimi konzervativnimi detektorji delcev.
- Ti instrumenti ne potrebujejo hlajenja, ker delujejo pri sobni temperaturi.
- Izračunajo lahko tudi neionizirajoče elemente, fotone ter ionizirajoče delce in fotone.
Aplikacije
Major uporabe bolometra vključujejo naslednje.
- Bolometer je izredno občutljiva naprava, ki se uporablja za zaznavanje elektromagnetnega sevanja ali toplote.
- Nove aplikacije te naprave so termično slikanje, znanstveni posnetki, spremljanje oddaljenega okolja, sončne sonde in THz komunikacija.
- Uporablja se v detektorjih delcev, termičnih kamerah, skenerjih prstnih odtisov, odkrivanju gozdnih požarov, prikrivanju orožja, zračnem nadzoru in astronomskih aplikacijah.
Trenutno se pogosto uporabljajo sodobni bolometri, ker je platino naprave mogoče nadomestiti s polprevodniškim trakom. Ta naprava ima veliko visokotemperaturni koeficient upora, tako da je naprava bolj odzivna.
Tu gre torej za to pregled bolometra drugo ime te naprave pa je kalorimeter. To je ena vrsta detektorja, ki se v glavnem uporablja za delce ali sevanje, uporablja pa se tudi za zaznavanje svetlobe v mm valovih in daljnem infrardečem. Tukaj je vprašanje za vas, kakšne so slabosti bolometra?
