Lo scienziato americano 'Samuel P. Langley' ha inventato il primo bolometro nel 1880. Sia il galvanometro così come Ponte di Wheatstone viene utilizzato per generare una deflessione. Qui la deflessione generata può essere proporzionale all'intensità della radiazione utilizzata per piccole deviazioni. Il prossimo bolometro include principalmente 4 gate di platino in cui ogni gate è progettato con una sequenza di strisce. La disposizione di queste strisce può essere eseguita all'interno dei bracci del ponte di resistenza. Queste grate si trovano di fronte ai bracci del ponte. Quindi il dispositivo bolometro viene utilizzato per misurare la radiazione una volta che la temperatura di una striscia di metallo con estremità nera aumenta nel ponte di resistenza. Questo articolo discute una panoramica di un bolometro, funzionamento, circuito, vantaggi e applicazioni.
Cos'è il bolometro?
Definizione: Uno strumento utilizzato per rilevare e misurare la radiazione e il calore dell'energia a microonde è noto come bolometro. Questo dispositivo funziona utilizzando un elemento resistivo sensibile alla temperatura dove la resistenza di questo elemento cambierà con la temperatura. Gli elementi resistivi più utilizzati sono Barretter e Termistore . La velocità, così come la sensibilità di questo dispositivo, può essere modificata cambiando la resistenza termica del bolometro e il suo ambiente. Tuttavia, sia la sensibilità che la velocità sono inversamente proporzionali nella direzione della resistenza termica. Di conseguenza, il bolometro sensibile è spesso lento.
Bolometro funzionante
Un bolometro include una parte assorbente costituita da un leggero strato di metallo. Il collegamento di questa parte può essere effettuato tramite un serbatoio termico con l'aiuto di un collegamento termico. Una volta che la radiazione colpisce la parte assorbente, la sua temperatura sarà un cambiamento all'interno della temperatura. Quindi, rispetto alla temperatura del serbatoio, questa temperatura è elevata a causa dell'assorbimento della radiazione utilizzando la parte assorbente.
La costante di tempo termica intrinseca può essere equivalente al rapporto di capacità termica tra l'elemento assorbente così come il serbatoio. Pertanto, la variazione di temperatura viene misurata direttamente attraverso un termometro resistivo che è collegato alla parte assorbente. A volte, la resistenza delle parti assorbenti viene utilizzata per calcolare la variazione di temperatura.
Circuito del bolometro
Lo schema del circuito del bolometro è mostrato di seguito. La disposizione di questo può essere eseguita sotto forma di ponte, dove un braccio di questo include il sensibile alla temperatura resistore . La disposizione di questo resistore può essere eseguita in un campo di energia a microonde in cui è possibile misurare la potenza.
Circuito del bolometro
Questo resistore assorbe la potenza misurando perché il calore genera al suo interno. Questo calore generato può modificare la resistenza di un elemento. La variazione di resistenza può essere misurata dal circuito a ponte.
La costruzione di un bolometro può essere eseguita utilizzando la combinazione di un amplificatore differenziale e oscillatori. Se il circuito è sbilanciato, oscillerà. L'elemento resistivo nel misuratore assorbirà la potenza per bilanciare il circuito. Quindi il circuito del ponte può essere bilanciato regolando il bias cc.
Il circuito del bolometro può essere disposto all'interno del campo delle microonde. Quindi la radiazione può essere assorbita attraverso l'elemento per aumentare la loro temperatura e provoca un cambiamento nella loro resistenza.
La disuguaglianza si verificherà nella direzione opposta a causa della resistenza al freddo. Quindi l'uscita dell'oscillatore verrà ridotta dallo squilibrio per bilanciare il circuito del ponte. La potenza ridotta nel circuito può essere misurata dall'elettronica voltmetro in modo che visualizzi la potenza aumentata attraverso l'oscillatore. Questa potenza può essere assorbita nel campo delle microonde tramite l'elemento resistivo.
Il ponte bolometro utilizza principalmente due elementi che includono quanto segue.
Barretter
Barretter è un tipo di filo realizzato con metallo. Questo filo ha una proprietà che è un coefficiente di temperatura positivo. Quando la temperatura aumenta, aumenta anche la temperatura del filo metallico.
Termistore
Un termistore è un tipo di termoresistenza che può essere realizzato con un materiale semiconduttore. La proprietà principale di questo è un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che una volta che la temperatura aumenta, la loro resistenza diminuirà.
Quindi, il barretter è un filo metallico molto sensibile rispetto a un termistore. Questo è spesso utilizzato per misurare la potenza che varia da 0,01 a 10 mW. Per misurare la potenza che è superiore a 10 mW, viene utilizzata la combinazione bolometro e attenuatore.
Nuovo bolometro
I nuovi dispositivi bolometrici sono semplici, più veloci e coprono anche più lunghezze d'onda. Questi sono progettati nelle condizioni di laboratorio e utilizzati per misurare l'intera energia che viene trasportata attraverso i fotoni della radiazione elettromagnetica ricevuti. Questa radiazione proviene dalle galassie lontane ed è sotto forma di onde radio, luce visibile, microonde altrimenti parti dello spettro.
I nuovi bolometri sono totalmente diversi rispetto ai bolometri tradizionali perché utilizzano il metallo per assorbire la radiazione e per misurare l'aumento della temperatura. Esistono altri bolometri che si basano sulle vibrazioni degli atomi all'interno di un materiale per ridurne la risposta
Vantaggi
Il principale vantaggi del bolometro include il seguente.
- Questi strumenti sono molto efficienti in termini di risoluzione di energia e sensibilità rispetto ad altri rivelatori di particelle conservativi.
- Questi strumenti non necessitano di raffreddamento perché funzionano a temperatura ambiente.
- Possono anche calcolare elementi non ionizzanti, fotoni e particelle ionizzanti e fotoni.
Applicazioni
Il sindaco applicazioni del bolometro include il seguente.
- Un bolometro è un dispositivo estremamente sensibile utilizzato per rilevare la radiazione elettromagnetica o il calore.
- Le applicazioni emergenti di questo dispositivo sono la termografia, la scienza, il monitoraggio dell'ambiente remoto, le sonde solari e la comunicazione THz.
- Viene utilizzato in rilevatori di particelle, telecamere termiche, scanner di impronte digitali, rilevamento di incendi boschivi, rilevamento di armi nascoste, sorveglianza aerea e applicazioni astronomiche.
Attualmente vengono utilizzati frequentemente bolometri moderni, perché il platino del dispositivo può essere sostituito da una striscia semiconduttrice. Questo dispositivo ha un coefficiente di resistenza alle alte temperature in modo da renderlo più reattivo.
Quindi, questo è tutto una panoramica di un bolometro e un nome alternativo di questo dispositivo è il calorimetro. Questo è un tipo di rivelatore che viene utilizzato principalmente per particelle o radiazioni e utilizzato anche per rilevare la luce in onde mm e il lontano infrarosso. Ecco una domanda per te, quali sono gli svantaggi di un bolometro?
