Amerikalı bilim adamı, yani 'Samuel P. Langley' ilk bolometreyi 1880 yılında icat etti. galvanometre Hem de Wheatstone köprüsü bir sapma oluşturmak için kullanılır. Burada üretilen sapma, küçük sapmalar için kullanılan radyasyon yoğunluğuyla orantılı olabilir. Bir sonraki bolometre, esas olarak, her bir kapının bir dizi şeritle tasarlandığı 4 platin geçitleri içerir. Bu şeritlerin düzenlenmesi, dirençli köprü kolları içerisinde yapılabilmektedir. Bu ızgaralar köprü kollarının karşısına yerleştirilmiştir. Dolayısıyla bolometre cihazı, direnç köprüsünde siyah uçlu bir metal şeridin sıcaklığı yükseldiğinde radyasyonu ölçmek için kullanılır. Bu makale bolometre, çalışma, devre, avantajlar ve uygulamalara genel bir bakışı tartışmaktadır.
Bolometre nedir?
Tanım: Mikrodalga enerjisi radyasyonunu ve ısısını tespit etmek ve ölçmek için kullanılan bir alet, bolometre olarak bilinir. Bu cihaz, sıcaklığa duyarlı bir direnç elemanı kullanarak çalışır. direnç Bu elementin% si sıcaklıkla değişecektir. En sık kullanılan direnç elemanları Barretter ve Termistör . Bu cihazın hızı ve hassasiyeti bolometrenin yanı sıra çevresi arasındaki termal direnç değiştirilerek değiştirilebilir. Ancak, hem hassasiyet hem de hız, termal direnç yönünde ters orantılıdır. Sonuç olarak, hassas bolometre genellikle yavaştır.
Bolometre Çalışması
Bir bolometre, hafif bir metal tabakadan oluşan emici bir parça içerir. Bu parçanın bağlantısı bir termal bağlantı yardımıyla bir termal rezervuar üzerinden yapılabilir. Radyasyon soğurucu kısma ulaştığında, sıcaklığı sıcaklık içinde bir değişiklik olacaktır. Rezervuar sıcaklığı ile karşılaştırıldığında, bu sıcaklık, soğurucu kısmı kullanan radyasyon soğurması nedeniyle yüksektir.
İçsel ısıl zaman sabiti, rezervuarın yanı sıra soğurucu eleman arasındaki ısı kapasitesi oranına eşdeğer olabilir. Bu nedenle, sıcaklık değişimi doğrudan soğurucu kısma bağlanan dirençli bir termometre ile ölçülür. Bazen, sıcaklıktaki değişimi hesaplamak için soğurucu parça direnci kullanılır.
Bolometre Devresi
Bolometre devre şeması aşağıda gösterilmiştir. Bunun düzenlemesi, bir kolunun sıcaklığa duyarlı olduğu köprü şeklinde yapılabilir. direnç . Bu direncin düzenlenmesi, gücün ölçülebildiği bir mikrodalga enerji alanında yapılabilir.
Bolometre Devresi
Bu direnç, ölçülen gücü emer çünkü ısı, içinde oluşur. Üretilen bu ısı, bir elementin direncini değiştirebilir. Dirençteki değişiklik köprü devresi ile ölçülebilir.
Bir bolometrenin yapımı, bir diferansiyel amplifikatör ve osilatörlerin kombinasyonu kullanılarak yapılabilir. Bir devre dengesizse o zaman salınacaktır. Sayaçtaki direnç elemanı, devreyi dengelemek için gücü emecektir. Böylece köprü devresi, dc öngerilimi ayarlanarak dengelenebilir.
Bolometre devresi, mikrodalga alanı içinde düzenlenebilir. Böylece, radyasyon element tarafından soğurulabilir ve sıcaklıkları artar ve dirençlerinde bir değişikliğe neden olur.
Soğuk direnç nedeniyle eşitsizlik ters yönde ortaya çıkacaktır. Böylece osilatör çıkışı, köprü devresini dengede tutmak için dengesizlik ile azalacaktır. Devredeki düşük güç elektronik tarafından ölçülebilir. voltmetre böylece osilatör aracılığıyla artan gücü gösterir. Bu güç, direnç elemanı vasıtasıyla mikrodalga alanında emilebilir.
Bolometre köprüsü esas olarak aşağıdakileri içeren iki eleman kullanır.
Baretter
Barretter, metalden yapılmış bir tür teldir. Bu telin pozitif sıcaklık katsayısı özelliği vardır. Sıcaklık yükseldiğinde metal tel sıcaklığı da artar.
Termistör
Termistör, yarı iletken bir malzeme ile yapılabilen bir tür termal dirençtir. Bunun temel özelliği negatif bir sıcaklık katsayısıdır, yani sıcaklık arttığında dirençleri azalacaktır.
Bu nedenle, baret, bir termistöre kıyasla çok hassas bir metal teldir. Bu genellikle 0.01 - 10mW arasında değişen gücü ölçmek için kullanılır. 10mW'nin üzerindeki gücü ölçmek için bolometre ve zayıflatıcı kombinasyonu kullanılır.
Yeni Bolometre
Yeni bolometre cihazları basit ve hızlıdır ve ayrıca daha fazla dalga boyunu kapsar. Bunlar laboratuar koşullarında tasarlanır ve alınan elektromanyetik radyasyon fotonları aracılığıyla taşınan tüm enerjiyi ölçmek için kullanılır. Bu radyasyon uzak galaksilerden gelir ve radyo dalgaları, görünür ışık, mikrodalgalar, aksi takdirde spektrum parçaları şeklindedir.
Yeni bolometreler, geleneksel bolometrelere kıyasla tamamen farklıdır çünkü radyasyonu emmek ve artan sıcaklığı ölçmek için metal kullanırlar. Tepkisini azaltmak için bir malzeme içindeki atomların titreşimlerine dayanan başka bazı bolometreler vardır.
Avantajlar
Ana bolometrenin avantajları aşağıdakileri dahil edin.
- Bu cihazlar, diğer koruyucu parçacık dedektörlerine kıyasla enerji çözünürlüğü ve hassasiyet açısından çok verimlidir.
- Bu aletler oda sıcaklığında çalıştıkları için soğutmaya ihtiyaç duymazlar.
- Ayrıca iyonlaştırıcı olmayan elementleri, fotonları ve iyonlaştırıcı partikülleri ve fotonları da hesaplayabilirler.
Başvurular
Büyük bolometre uygulamaları aşağıdakileri dahil edin.
- Bolometre, elektromanyetik radyasyonu veya ısıyı tespit etmek için kullanılan son derece hassas bir cihazdır.
- Bu cihazın ortaya çıkan uygulamaları, termal görüntüleme, bilimsel, uzak ortamın izlenmesi, güneş probları ve THz iletişimidir.
- Partikül dedektörlerinde, termal kameralarda, parmak izi tarayıcılarında, orman yangını tespitinde, gizli silah tespitinde, hava gözetlemesinde ve astronomik uygulamalarda kullanılır.
Şu anda, modern bolometreler sıklıkla kullanılmaktadır, çünkü cihazın platini yarı iletken bir şerit ile değiştirilebilir. Bu cihaz, cihazı daha duyarlı hale getirmek için çok yüksek bir sıcaklık direnç katsayısına sahiptir.
Böylece, bu tamamen bolometreye genel bakış ve bu cihazın alternatif adı kalorimetredir. Bu, esas olarak parçacıklar veya radyasyon için kullanılan ve aynı zamanda mm dalgaları ve uzak kızılötesi ışınları algılamak için kullanılan bir tür dedektördür. İşte size bir soru, bolometrenin dezavantajları nelerdir?
