Тепловые приемники оптического излучения

В тепловых приемниках оптического излучения (ТПОИ) поглощение потока излучения в чувствительном элементе приводит к появлению в нем температурного поля и, как следствие, к повышению его температуры. При таком изменении термодинамического состояния системы «решетка–электроны» увеличивается энергия электронов, кроме того, изменяются их электрические свойства.

Спектральная чувствительность ТПОИ постоянна в широком спектральном интервале, так как энергия фотонов преобразуется в тепло неселективно (рис. 5.1 а).

автоРис. 1 Рис. 5.1

Спектральная чувствительность ТПОИ (а) и схемы включения термоэлементов (б, в):

1 — теоретическая; 2 — экспериментальная.

Для увеличения абсолютной спектральной чувствительности ТПОИ необходимо, чтобы чувствительный элемент поглощал все излучение вплоть до самых больших длин волн так, чтобы повышение температуры было прямо пропорционально полному поглощенному потоку излучения. Для этого чувствительный элемент покрывают тонким слоем черни, приближая условия поглощения излучения к идеальным (как в черном теле, когда поглощается все падающее на него излучение).

На практике спектральный интервал работы ТПОИ [55] ограничен (рис. 5.1 а): — проницаемостью материала приемного элемента и пропусканием окна ТПОИ; — ростом коэффициента отражения материала приемного элемента, а также материалом окна ТПОИ.

ТПОИ делят на несколько групп: термоэлементы; болометры; оптико-акустические приемники; пироприемники, основанные на изменении поляризации пироактивного кристалла при воздействии на него модулированного потока излучения; приемники на термоупругом эффекте кристаллического кварца (и других пьезокристаллов), основанные на появлении электрической разности потенциалов на приемном элементе из-за термоупругих деформаций при облучении модулированным потоком излучения; калориметры; тепловые преобразователи изображения.