
【化】 bolometer
resistance
【计】 ohmic resistance; R
【化】 resistance
【医】 resistance
bolometer
【化】 bolometer
电阻测辐射热仪(英文:Bolometer)是一种基于电阻变化原理测量电磁辐射能量的精密仪器,其核心机制是通过辐射引起的温度变化导致敏感材料电阻值改变,进而实现辐射强度的量化检测。该设备在红外天文学、太赫兹波检测和辐射计量学领域具有关键作用。
从技术实现角度,其工作流程可分为三个层级:①辐射吸收层由镍、铂或超导材料构成,负责将入射辐射转化为热能;②热敏电阻元件采用半导体/金属薄膜技术,电阻温度系数(TCR)通常达到2-5%/K以实现高灵敏度;③热隔离结构通过微机电系统(MEMS)工艺制造,将热响应时间控制在毫秒级范围。美国国家标准与技术研究院(NIST)的基准测试表明,现代超导测辐射热仪噪声等效功率(NEP)可达10-19 W/√Hz量级。
在空间探测领域,詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)搭载的MIRI仪器采用砷化硅测辐射热仪阵列,实现了5-28μm波段的天体辐射测量,温度分辨率优于0.1K。欧洲航天局(ESA)的Planck卫星通过辐射热计完成了宇宙微波背景辐射的全天区测绘。医疗应用方面,德国PTB研究所开发的太赫兹测辐射热仪已用于皮肤癌早期诊断,检测精度达到细胞代谢热辐射的10-3 W/m2量级。
该技术发展可追溯至1880年Samuel Langley发明的首个测辐射热计,现代版本通过低温超导技术(如TES过渡边缘传感器)将灵敏度提升了六个数量级。国际计量局(BIPM)最新发布的辐射标准中,已将测辐射热仪法列为基准测量方法。
电阻测辐射热仪(Bolometer)是一种通过电阻变化来测量辐射能量的精密仪器,其核心原理基于材料的热敏效应。以下是详细解释:
1. 工作原理 当红外辐射等热辐射作用于仪器的热敏感材料时,材料吸收能量导致温度升高,进而引起电阻值变化。通过施加偏置电流,可将电阻变化转换为电压信号输出,实现辐射强度的量化测量。这种"热-电转换"机制是其核心技术。
2. 核心部件
3. 应用领域 主要用于红外探测、天文观测、热成像等领域,可检测极微弱辐射信号。例如在军事夜视仪、医学成像设备中广泛应用。
4. 技术优势 相比热电堆等其他辐射探测器,具有灵敏度高(可检测nW级辐射)、响应波长范围宽等优势。
5. 相关概念区分 与热释电探测器(依赖晶体极化变化)不同,电阻测辐射热仪完全基于电阻热效应工作。其英文术语"Bolometer"源自希腊语"bolē"(辐射)和"metron"(测量)。
该仪器在非接触式测温、空间探测等领域持续发挥重要作用,现代微测辐射热计已实现微米级像素阵列,推动着热成像技术的微型化发展。
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