МРБ 1277
або напівпровідникових термопар з'єднується послідовно та утворює термобатарею. Але все не так просто. Чутливість термоелемента залежить від трьох факторів, що впливають на неї: коефіцієнта Зеебека, випромінюючої здатності поглинача і теплопровідності підвідних проводів, що з'єднують спаї між собою і з мікровольтметром. Багаторічний досвід проектування та експлуатації термоелектричних перетворювачів інтенсивності оптичного випромінювання показав, що збільшення чутливості такого датчика вимагає вибору матеріалів з гранично можливим значенням коефіцієнта Зеєбека (наприклад, спай вісмут-сурма), збільшення випромінювальної (і відповідно поглинаючої) здатності поглинача (наприклад, шляхом його чорніння), мінімізації теплопровідності проводів, що підводять, і маси поглинача. Вимірювальним ланцюгом служить зазвичай мілівольтметр, показання якого відповідають термоЕРС.
На відміну від термоелемента, що є, як ми вже знаємо з попереднього, генераторним датчиком, болометричний датчик належить до групи параметричних датчиків, оскільки при нагріванні його оптичним випромінюванням вихідної величиною, що змінюється, служить електричний опір. Металеві болометри з платини або нікелю все частіше замінюються термісторами, основу яких складають оксиди нікелю, магнію, кобальту, що мають нижчу теплоємність і вищий температурний коефіцієнт опору, що забезпечує велику чутливість датчику. Наприклад, за кімнатної температури у металів цей коефіцієнт дорівнює -0,005/ °З, а термісторів 0,06/ ''З, тобто. на порядок вищий. Як видно, термістори є напівпровідниками, та їх температурний коефіцієнт опору негативний. Усечастіше болометри виготовляються із Ge, Si, AsSc-t.
Кріогенні температури сприяють поліпшенню низки характеристик і параметрів болометрів: збільшується температурний коефіцієнт опору, зменшується теплоємність, пригнічуються джерела шумів, що залежать від температури Більш того, наднизькі температури істотно збільшують опір напівпровідникових болометрів, що полегшує умови їх узгодження з електронними схемами.
Можливість роботи болометричних датчиків за кріогенних температур дозволила створити надпровідні болометри. 72
Вони працюють при температурах переходу напівпровідників, коли при зміні температури їх опір змінюється стрибкоподібно і завдяки цьому суттєво збільшується чутливість та знижується її поріг.
Однак серйозним недоліком надпровідних болометрів є необхідність суворого контролю та стабілізації їхньої робочої температури, щоб уникнути небажаних відхилень опору від номіналу.
В останні роки розроблено високотемпературні надпровідні матеріали для болометрів, зокрема барієвомідний оксид ітрію.
Вимірювальна схема зазвичай є ординарним (чотирьохплечим) містом (міст Уінстона). Тут також падаючий променистий потік перетворюється поглиначем тепло, що впливає на включений в плече моста резистор. У сучасних болометричних датчиках в протилежні плечі моста включаються по одному ідентичному резистору, що поглинає, але один з них екранується від вимірюваного променистого потоку, чим досягається незалежність в певних межах вихідної величини болометра від змін температури.
У датчиках цього чутливим елементом служить фероелектричний поглинач падаючого потоку випромінювання.Фероелектричні матеріали мають постійний внутрішній дипольний момент. Це означає, що атомні диполі речовини мають кращий напрямок електричної поляризації навіть без зовнішнього прикладеного до матеріалу електричного нуля.
При будь-якій температурі нижче точки Кюрі внутрішня поляризація фероелектрика ніяк не проявляє себе на поверхні, оскільки її вплив компенсується вільними носіями зарядів усередині або поза матеріалом, що мігрують до поверхонь. Зміни температури викликають відповідні зміни поляризації, що породжують підлягають вимірюванню варіації по-1 заряду верхнього. У поєднанні з підходящою електронною схемою такий чутливий елемент утворює піроелектричний датчик, вихідною величиною якого є електричний струм або напруга, пропорційні швидкості зміни температури.