Bolometers（辐射热测量）计介绍

Bolometer（辐射热测量计）是测量入射的红外辐射的探测器，对热辐射非常敏感，主要探测波长范围从10μm 到 5000μm (30THz到60GHz)的红外光谱。探测器基本单元是一个超高灵敏的热敏电阻，将该热敏电阻冷却到液氦温度从而减小背景热噪声，任何热辐射照射到探测器上会导致探测器温度上升引起热敏电阻阻值发生改变，通过放大电路放大后测量电压的变化。因为Bolometer（辐射热测量计）测量的是温度的变化，需要对入射的热辐射进行调制，使得Bolometer（辐射热测量计）交替地被激励和弛豫，这样测量的阻值变化就对应了入射辐射能量变化，可通过调节参数来改变Bolometer（辐射热测量计）对温度变化的响应速度，如果需要可在定制系统时确定这些参数。

液氦型bolometer辐射热测量计

所有复合式硅Bolometer系统都安装在IRLabs的带液氮冷却防热辐射屏的HDL-5型液氦杜瓦中，典型液氦保持时间（4.2K）超过20小时，在1.6K工作时保持时间达10小时。Bolometer探测器带一个锥状红外光收集器、真空密封的楔形窗口、视场隔热板和低噪声电子线路等。

Bolometer系统既可装备单个红外短波长滤波器，也可容纳两个或三个位置手动式低温转轮，远红外带通滤波器系列产品（10μm -285μm）供用户选择。提供个性化定制系统，如更长液氦保持时间、增加工作面高度、安装双探测器、转轮上安装更多的滤波器等。

4.2K通用型Bolometer结构：

1. HDL-5型杜瓦

液氮消耗：0.045升/小时

?液氦消耗：0.065升/小时

?保温时间：大于20小时

2. 收集光线的光锥焦距F# 3.8

3. 可手动调节两滤光片位置的转轮

长波带通滤波器，短波截止波长13微米。

? 长波带通滤波器，短波截止波长100微米。

4. 高密度白PE窗口

5. 冷却一级放大的低噪音前置放大器型号LN-6C。

*示意图中红色部分可以更换/升级。

振动对bolometer及附件性能影响很大，轻微的振动例如液氦的汽化都可能会引入噪音。通常使用vanish将bolometer内与接头间的引线粘住固定，以此来消除引线的微噪声。

无液氦型bolometer系统

IR Labs公司**设计出一款无需使用液氦就能达到4K的减震型制冷机bolometer，该系统采用二级GM制冷机冷头，结合特殊的减振技术，将振动抑制到10nm。主要减振原理是通过使用氦交换气体和橡胶波纹管将bolometer测试元件与冷头的振动隔离。bolometer测试元件固定在冷板上，冷板与冷头之间无机械性连接，而是通过氦交换气体进行冷却，从而保证样品在降温过程中振动极小。这种减振型制冷机通常用于冷却通用型4.2K及高阻bolometer。

复合硅Bolometers辐射热测量计

4.2K通用型Bolometer辐射热测量计

4.2K通用型多功能辐射热测量计由一个4.2K bolometer探测器元件绑定在一个2.5mm的金刚石吸收器上。该辐射测量计的**工作波长范围是15μm到 2000μm（20THz to 150GHz），调制频率在200～400赫兹范围。

高阻4.2K Bolometer辐射热测量计

该辐射热测量计配备更低热导率的探测器，提高了光谱分辨率。这种配置的响应速度较慢，**调制频率在200Hz以下，该系统的灵敏度更高，NEP（等效噪音功率）要比通用型4.2K辐射热测量计低一个数量级。

标准的1.6K Bolometer辐射热测量计

这款辐射热测量计的光谱响应范围（15μm到 2000μm）与通用型4.2K辐射热测量计很相似，但是由于探测器的工作温度更低，灵敏度更高、NEP更低、响应时间更短；此外该款产品的调制频率可以超过1KHz。

远红外1.6K Bolometer辐射热测量计

这款产品专门设计成用来检测波长比红外线更长能量更小的信号，在300μm到5mm波段范围内有良好的性能。与其它三种产品相比，这款产品有着非常低的热导，便于探测系统用非常长的积分时间来检测微弱信号，该款产品的**调制频率低于300Hz。

InSb热电子Bolometer系统

当冷却至液氦温度，自由载流子电子的辐射吸收引起的电子平均温度（T₀）高于晶格温度。电子迁移率与T₀^3/2成比例，该温度的上升通过电导率的变化反映出来。自由电子有效质量小，能量弛豫时间约10^-7s，产生非常灵敏的亚毫米波探测器。探测器使用特殊形状的高纯N-InSb晶体，可与噪声非常低的前级放大器直接耦合。

2探测器面积(mm): 5×5

2探测器支撑: 蓝宝石衬底嵌在一个集成腔里

2工作温度:4.2K & 1.5K

2光谱响应(mm)范围:0.2