Bolometers（輻射熱測量）計介紹

Bolometer（輻射熱測量計）是測量入射的紅外輻射的探測器，對熱輻射非常敏感，主要探測波長范圍從10μm 到 5000μm (30THz到60GHz)的紅外光譜。探測器基本單元是一個超高靈敏的熱敏電阻，將該熱敏電阻冷卻到液氦溫度從而減小背景熱噪聲，任何熱輻射照射到探測器上會導致探測器溫度上升引起熱敏電阻阻值發生改變，通過放大電路放大后測量電壓的變化。因為Bolometer（輻射熱測量計）測量的是溫度的變化，需要對入射的熱輻射進行調制，使得Bolometer（輻射熱測量計）交替地被激勵和弛豫，這樣測量的阻值變化就對應了入射輻射能量變化，可通過調節參數來改變Bolometer（輻射熱測量計）對溫度變化的響應速度，如果需要可在定制系統時確定這些參數。

液氦型bolometer輻射熱測量計

所有復合式硅Bolometer系統都安裝在IRLabs的帶液氮冷卻防熱輻射屏的HDL-5型液氦杜瓦中，典型液氦保持時間（4.2K）超過20小時，在1.6K工作時保持時間達10小時。Bolometer探測器帶一個錐狀紅外光收集器、真空密封的楔形窗口、視場隔熱板和低噪聲電子線路等。

Bolometer系統既可裝備單個紅外短波長濾波器，也可容納兩個或三個位置手動式低溫轉輪，遠紅外帶通濾波器系列產品（10μm -285μm）供用戶選擇。提供個性化定制系統，如更長液氦保持時間、增加工作面高度、安裝雙探測器、轉輪上安裝更多的濾波器等。

4.2K通用型Bolometer結構：

1. HDL-5型杜瓦

液氮消耗：0.045升/小時

?液氦消耗：0.065升/小時

?保溫時間：大于20小時

2. 收集光線的光錐焦距F# 3.8

3. 可手動調節兩濾光片位置的轉輪

長波帶通濾波器，短波截止波長13微米。

? 長波帶通濾波器，短波截止波長100微米。

4. 高密度白PE窗口

5. 冷卻一級放大的低噪音前置放大器型號LN-6C。

*示意圖中紅色部分可以更換/升級。

振動對bolometer及附件性能影響很大，輕微的振動例如液氦的汽化都可能會引入噪音。通常使用vanish將bolometer內與接頭間的引線粘住固定，以此來消除引線的微噪聲。

無液氦型bolometer系統

IR Labs公司**設計出一款無需使用液氦就能達到4K的減震型制冷機bolometer，該系統采用二級GM制冷機冷頭，結合特殊的減振技術，將振動抑制到10nm。主要減振原理是通過使用氦交換氣體和橡膠波紋管將bolometer測試元件與冷頭的振動隔離。bolometer測試元件固定在冷板上，冷板與冷頭之間無機械性連接，而是通過氦交換氣體進行冷卻，從而保證樣品在降溫過程中振動極小。這種減振型制冷機通常用于冷卻通用型4.2K及高阻bolometer。

復合硅Bolometers輻射熱測量計

4.2K通用型Bolometer輻射熱測量計

4.2K通用型多功能輻射熱測量計由一個4.2K bolometer探測器元件綁定在一個2.5mm的金剛石吸收器上。該輻射測量計的**工作波長范圍是15μm到 2000μm（20THz to 150GHz），調制頻率在200～400赫茲范圍。

高阻4.2K Bolometer輻射熱測量計

該輻射熱測量計配備更低熱導率的探測器，提高了光譜分辨率。這種配置的響應速度較慢，**調制頻率在200Hz以下，該系統的靈敏度更高，NEP（等效噪音功率）要比通用型4.2K輻射熱測量計低一個數量級。

標準的1.6K Bolometer輻射熱測量計

這款輻射熱測量計的光譜響應范圍（15μm到 2000μm）與通用型4.2K輻射熱測量計很相似，但是由于探測器的工作溫度更低，靈敏度更高、NEP更低、響應時間更短；此外該款產品的調制頻率可以超過1KHz。

遠紅外1.6K Bolometer輻射熱測量計

這款產品專門設計成用來檢測波長比紅外線更長能量更小的信號，在300μm到5mm波段范圍內有良好的性能。與其它三種產品相比，這款產品有著非常低的熱導，便于探測系統用非常長的積分時間來檢測微弱信號，該款產品的**調制頻率低于300Hz。

InSb熱電子Bolometer系統

當冷卻至液氦溫度，自由載流子電子的輻射吸收引起的電子平均溫度（T₀）高于晶格溫度。電子遷移率與T₀^3/2成比例，該溫度的上升通過電導率的變化反映出來。自由電子有效質量小，能量弛豫時間約10^-7s，產生非常靈敏的亞毫米波探測器。探測器使用特殊形狀的高純N-InSb晶體，可與噪聲非常低的前級放大器直接耦合。

2探測器面積(mm): 5×5

2探測器支撐: 藍寶石襯底嵌在一個集成腔里

2工作溫度:4.2K & 1.5K

2光譜響應(mm)范圍:0.2