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红外测温仪的仪器部件

发布日期:2014-07-08 点击:1755

红外测温仪的仪器部件
  (1)辐射源
   红外光谱区使用的辐射源绝大部分是热辐射源。典型的是能斯脱(Nernst)灯和硅碳棒。
  能斯脱灯是一个约长2cm,直径为0.1cm的棒或空心管。它由铈、锆、钍、钆等元素的氧化物烧结而成。这种棒冷时不导电,热时电阻下降,加上电压就有电流流过,并使其维持高温线路里的电阻起限流作用,使温度保持在1500~2000K的范围。硅碳棒是通常约长5cm,直径0.5cm的棒。它和能斯脱灯一样也是通过电流加热的。其更高温度为1400K。
  (2)探测器
  在红外光谱区使用的探测器分为两大类:热探测器和光子探测器。比较其性能时常用规化探测率D*这一术语。式中D*的单位是cm.Hz¹/².W-¹;S/N是信-噪比;P0是探测面上的辐射度;A是探测器的面积;△f是仪器的频率响应带宽。
  ①热探测器是根据吸收辐射而引起热效应来测量入射辐通量的器件。
  ②测辐射热计  它是基于吸收辐射后温度的改变使物质的电阻发生改变的器件。常常由镀铂的薄片做吸收材料,且构成惠斯登电桥的一个臂。照在薄片上的辐射使其温度升高,从而提高其电阻值。
  ③热敏电阻  某些半导体的电阻随着温度的变化而明显变化。用这类材料制成的测辐射计叫热敏电阻。热敏电阻是由大约10um厚的半导体薄片安装在散热基片上制成的。为了提高吸收率,常在基片上喷黑。
  ④热电偶  它是由两个热电性不同的金属丝在两个端点处焊接在一起做成的。当两个接点温度不同时,接点间便产生温差电动势。它能产生0.1~2.0uv的信号,输出阻抗为10
  ⑤气动探测器  它是通过封闭的气体变热后引起的压力升高来探测红外辐射的。气动探测器中较有代表性的高莱(Golay)探测器的结构。由涂上金属薄层的塑料膜作吸收体,在较宽范围内具有相同的吸收率。塑料膜后面气室里的气体压力的变化,使作为气室一个壁的挠性膜发生挠曲。把挠性膜作为光杠装置中的反射器。挠性膜的移动改变了光束通过线栅的位置,如果线栅的位置适当,则照在光电管上的照度就直接随光束的位置而改变。
  ⑥热释电探测器  某些无中心的晶体具有永久电偶极矩,由它产生的电场通常被晶体表面上的电荷中和。当温度改变时,晶体的晶格大小会改变,从而改变了永久的电偶极矩。利用这一原理可以做成测量辐射的器件。常用的器件是由硫酸三甘本酞单晶(TGS)制成的,在TGS薄片两边构成电极,其中一个是透明的作为辐射接收体。晶体内产生的电压直接加在场效应管上,场效应管作为探测器的一部分。
  ⑦光子探测器  某些半导体材料显示出所谓“内光电效应”可以用来检测红外辐射。通常使用的光导探测器是硫化铅制成的。光导探测器是一个电阻器。当辐射照在它的表面上时,则其电阻减少。硫化铅光导管的扩展100um。响应时间从征探测器的几百微秒一直到非本征探测器的几纳米。
  (3)单色器
  在红外光谱区的单色器主要使用光栅作色散器,这与紫外-可见光谱区的单色器极类似,不同的是光栅的线傮数比较少。如果使用棱镜作色散器,则棱镜的材料完全相同。光学材料的有效透射范围:它是以厚为1cm的材料透射比低到0.60的波长为极限。
  (4)迈克耳逊干涉仪
  迈克耳逊干涉仪的光路位置,进入干涉仪的辐射被分成两束,光束A在返回分束器之前,通过一个固定的路程,但光束B在返回分束器和光束A会合之前,通过的路程是可变的。当光束A和光束B会合时就产生干涉图样。使坯图中心的辐射恰好照在探测器的敏感面上。当两光束在分束器上同相位时,则到达探测器上的光束强度最大,当两束在分束器上相位相反时,则到达探测器的光束强度最小。

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