9. Болометры

6-чувстительный элемент – удерживается проводниками 5, припаянным к пластинам 4 на коваровых штырях 3, последнее изолированное стеклом 2 от медного кольца 1, имеющее температуру базы.

Основной компонент болометра очень тонная пластина (из платины или другого проводящего материала, зачерненное для лучшего излучения. Из-за своей малой толщны пластинка под действием излучения быстро нагревается и ее сопротивление повышается. Для измерение малых отклонений сопротивление пластинки ее включают в мостовую схему, которую балансируют в отсутствии засветки. Болометр чувствителен ко всему спектру излучения, но применяется в основном в астрономии для регистрации излученя суб-мм длиной волны, промежутчный между СВЧ и ИК-излучений.

  Болометр - это прибор, с помощью которого можно с большой степенью точности измерить энергию излучения. В основу болометров большинства конструкций положен принцип превращения лучистой энергии в тепловую энергию. С открытием электрических свойств полупроводников последние были использованы для болометрической техники и повысили предел чувствительности болометра до 10~10 вт.

   Насколько высока чувствительность современных болометрических схем, можно судить хотя бы по следующему примеру.

С помощью прецизионного болометра, помещенного в фокусе телескопа, и усилителя можно зафиксировать отраженные от луны тепловые лучи. С этой точки зрения становится понятным широкое использование болометров для самых разнообразных целей. Исключительную ценность болометры представляют в тех случаях, когда нужно производить какие-либо спектрометрические исследования.

   Принципиальная схема обычного болометра представляет собой мост, в одно плечо которого включается чувствительное термосопротивление. Когда на термосопротивление падает какое-либо тепловое излучение, оно повышает его температуру, вследствие чего нарушается равновесие моста и стрелка измерительного прибора, предварительно проградуированного в соответствующих единицах, отклонится на некоторое число делений. Термистор нередко помещается в металлический или стеклянный вакуумный баллон с окошком из какого-нибудь прозрачного материала. На наружную часть баллона выводятся отводы от термистора для его включения в схему.

10. Вторичная электронная эмиссия

При облучении твердых тел быстрыми электронами их поверхности, в свою очередь, начинают медленно испускать, вторичные электроны. Отношение числа вторичных электронов n₂ к числу первичных n₁ называется коэффициентом вторичной электронной эмиссии:

Для металлов коэффициент вторичной эмиссии ≤ 2, для полупроводников ≤10. Большие значения у полупроводников, по сравнению с тактовыми металлов, связаны с малостью работы выхода электронов, переведенных в зону проводимости из валентной зоны или донорных уровней. Максимальное значение ≈1000 наблюдали, когда тонкий слой п/п был нанесен на поверхности металла. В этом случае большие значения объясняются тем, что под влиянием вторичной эмиссии п/п заряжается положительно. Если толщина слоя п/п –вой пленки имеет порядок величины 1000 Å, у поврехности металла возникает сильное электрическое поле с напряженностью порядка 10⁶ В/см.

При такой величине Е происходитзаметная автоэлектронная эмиссия электронов из металла, когда благодаря квантовомеханическому туннельному электроны просачиваются через тонкий потенциальный барьер у поверхности мталла. В этом случае вторичнная эмиссия из п/п слоя стимулирует эмиссию электронов из металла.

Коэффициент вторичной эмиссии зависит от свойств первичных электронов – энергии, угла падения, интенсивности – так и от свойства структуры облучаемой поверхности. Величина при увеличении энергии первичных электронов сначала довольно резко возрастает, достигая пологого максимума(рис.2.15), а затем начинает медленно уменьшаться. Причины почему так: быстрые электроны, проникают вглубь ТТ, производят на протяжении своего пробега возбуждение и ионизацию атомов вещества. При этом потери энергии и плотность ионизации на единиц пути максимальны в конце пробега. Пока энергия первичных электронов мала, почти все вторичные электроны появляются вблизи поверхности, и число электронов, покидающий эмиттер, должно увеличиваться с ростом энергии первичных электронов.

Зависимость коэффициента вторичной эмиссии от угла падения первичныз электронов на поверхность ТТ имеет объяснение: при наклонном падении первичные электроны проникают на меньшую глубину внутрь эмиттера, вторичные электроны зарождаются ближе к поверхности и имеют больше возможности для выхода в вакуум.