Bolometer

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Konzeptzeichnung eines Bolometers.

Ein Bolometer, auch bolometrischer Detektor (griechisch bole „Wurf“, „Strahl“), ist ein Strahlungssensor zur Messung über das gesamte Wellenlängenspektrum. Das Messprinzip ist Absorption und Erwärmung.

Erfinder war der amerikanische Astronom Samuel Pierpont Langley im Jahr 1878.

Zur Absorption dienen geschwärzte Oberflächen. Für die Messung von Leistungsimpulsen wird der Temperaturanstieg ausgewertet. Zur kontinuierlichen Messung der Strahlungsleistung muss die Wärme abgeführt werden. Dazu dienen definierte Wärmebrücken, die für die Messung großer Leistungen aus massivem Metall bestehen und am anderen Ende wassergekühlt sind. Die Messgröße ist der Wärmestrom und ergibt sich aus der Temperaturdifferenz über die Wärmebrücke geteilt durch ihren Wärmewiderstand.

Als Temperatursensoren kommen aufgrund ihrer Einfachheit Thermistoren infrage. Bei den bildgebenden Mikrobolometer-Arrays werden NTCs eingesetzt, da diese eine steilere Kennlinie haben, allerdings nur in einem relativ engen Temperaturbereich und in kleiner Bauweise verbunden mit beträchtlichem Schrotrauschen.

Die Alternative sind Thermoelemente, die direkt Temperaturdifferenzen messen. Für eine höhere Thermospannung werden mehrere Thermoelemente elektrisch in Reihe, thermisch aber parallel geschaltet. Oft stellt eine solche Thermosäule selbst die gesamte Wärmebrücke dar.

Das gilt auch für die empfindlichsten Detektoren aus nur noch einem einzelnen Thermoelement aus sehr dünnen Drähten oder Dünnschichtstrukturen. Lässt sich – anders als beim Pyrgeometer – die zu messende Strahlung auf den einen Kontakt des Thermoelements fokussieren, so entfällt eine gesonderte Absorberfläche, die für kurze Reaktionszeiten sehr dünn und sehr gut wärmeleitend sein müsste, z. B. eine Goldfolie.

Der Einschluss in ein Vakuum vermindert äußere Störungen durch Wärmeübergang an Luft oder Konvektion. Die Temperatur von umgebenden Teilen des Detektors muss genau kontrolliert werden, vergoldete Oberflächen emittieren weniger Wärmestrahlung. Die höchste Empfindlichkeit wird mit tiefgekühlten Bolometern erreicht.

Siehe auch[Bearbeiten]

 Commons: Bolometers – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Weblink[Bearbeiten]