Болометр (от греч. bole – бросок, луч и metreo – измеряю) – тепловой неселективный приёмник излучения, основанный на изменении электрического сопротивления термочувствительного элемента из полупроводника при его нагревании вследствие поглощения измеряемого потока излучения. Болометр используется для измерения суммарной мощности излучения, а в сочетании со спектральным прибором – для определения спектрального состава излучения. Введением красителей в органическую плёнку, наносимую на поглощающий слои, или с помощью внешних оптических фильтров болометр может быть превращен в селективный приёмник. В полупроводниковых болометров используют окислы Mn, Ni, Со, а также плёнки из Ge и Si.

Относительное изменение сопротивления чувствительного элемента болометра ΔR/R при изменении его температуры на величину ΔT описывается приближённым равенством ΔR/R = βΔT, где β – температурный коэффициент сопротивления; для полупроводников β = 3^.10^-3T^-2 . Как приёмник оптического излучения болометр характеризуется чувствительностью или коэффициент преобразования, выражаемым в В/Вт; порогом чувствительности или пороговым потоком – минимальным потоком, при котором сигнал близок или равен шумам, и постоянной времени, характеризующей время установления стационарного режима.  Полупроводниковые болометры применяют как без охлаждения, так и при глубоком охлаждении до 1.5 – 4 К; их типичные параметры: собственное R = 1 – 10 МОм, чувствительность 50 – 5000 В/Вт, постоянная времени 0.1 – 5 мс. Пороговый поток полупроводниковых болометров изменяется приблизительно √s, где s – площадь чувствительной площадки. Уменьшение размеров площадки затрудняет фокусировку излучения на ней. Для преодоления этого затруднения созданы иммерсионные болометры, у которых чувствительный элемент находится в оптическом контакте с линзой, имеющей большой показатель преломления. Это позволяет эффективно фокусировать излучение на приёмной площадке размеров до 0,01 мм² и тем самым снижать величину порогового потока. Сверхпроводниковые болометры, работающие при глубоком охлаждении (3 – 15 К), основаны на резком изменении сопротивления при переходе некоторых металлов и полупроводников от нормального к сверхпроводящему состоянию. В переходном диапазоне температур, составляющем доли градуса температурный коэффициент резко возрастает, что приводит к увеличению чувствительности болометра. В качестве материалов для таких болометров применяют Sn, Та, Pt, сплав ниобия с оловом, а также нитрид ниобия. Болометры включают но мостовой схеме, в два плеча которой включены два одинаковых термочувствительные элемента: один – рабочий, другой – компенсационный для устранения влияния температуры окружающей среды на балансировку моста.

Для характеристики болометров используют следующие параметры:
1. сопротивление активного термистора болометра при комнатной температуре;

2. рабочее напряжение;

3. чувствительность при определенной частоте модуляции лучистого потока, равная отношению полезного сигнала, снимаемого с болометра на вход усилителя, к мощности излучения, падающего на болометр;

4. порог чувствительности, численно равный мощности излучения, которая вызывает сигнал, эквивалентный уровню собственных шумов болометра, т. е. порог чувствительности определяется минимальной мощностью излучения, которую при данных условиях способен зарегистрировать болометр;

5. постоянная времени, характеризующая тепловую инерционность активного термистора;

6. уровень собственных шумов.

 

Полупроводниковые болометры – приборы, предназначенные для индикации и измерении теплового излучения (оптического или инфракрасного диапазона частот электромагнитного излучения).

Полупроводниковые болометры применяют в различных системах ориентации, для бесконтактного и дистанционного измерения температур и т. д.

Размер и форма чувствительного элемента болометра определяются природой источника радиации. Для спектральных измерений этот элемент обычно изготовляют в виде двух одинаковых полосок. Излучение направляется на один элемент, а другой служит для компенсации изменений температуры окружающей среды и радиационных помех. Вид болометра для спектральных измерений приведён на рис.1. Болометр включается в электрическую мостовую схему, питаемую постоянным или переменным током. Под действием потока радиации температура чувствительного элемента изменяется на некоторую величину Т, что приводит к соответствующему изменению сопротивления болометра на R. Последнее вызывает изменение силы тока в электрической цепи болометра, и на нагрузочном сопротивлении возникает падение напряжения, которое служит мерой мощности измеряемого потока радиации.

Болометр характеризуется коэффициентом преобразования энергии излучения в электрическое напряжение или чувствительностью r, сопротивлением R, порогом чувствительности болометра и постоянной времени τ, служащей мерой времени установления его стационарного режима при облучении.