紅外測溫儀的儀器部件

紅外測溫儀的儀器部件
  (1)輻射源
   紅外光譜區(qū)使用的輻射源絕大部分是熱輻射源。典型的是能斯脫（Nernst）燈和硅碳棒。
  能斯脫燈是一個約長2cm，直徑為0.1cm的棒或空心管。它由鈰、鋯、釷、釓等元素的氧化物燒結(jié)而成。這種棒冷時不導(dǎo)電，熱時電阻下降，加上電壓就有電流流過，并使其維持高溫線路里的電阻起限流作用，使溫度保持在1500～2000K的范圍。硅碳棒是通常約長5cm，直徑0.5cm的棒。它和能斯脫燈一樣也是通過電流加熱的。其更高溫度為1400K。
  （2)探測器
  在紅外光譜區(qū)使用的探測器分為兩大類：熱探測器和光子探測器。比較其性能時常用規(guī)化探測率D*這一術(shù)語。式中D*的單位是cm.Hz¹／².W-¹；S/N是信-噪比；P0是探測面上的輻射度；A是探測器的面積；△f是儀器的頻率響應(yīng)帶寬。
  ①熱探測器是根據(jù)吸收輻射而引起熱效應(yīng)來測量入射輻通量的器件。
  ②測輻射熱計  它是基于吸收輻射后溫度的改變使物質(zhì)的電阻發(fā)生改變的器件。常常由鍍鉑的薄片做吸收材料，且構(gòu)成惠斯登電橋的一個臂。照在薄片上的輻射使其溫度升高，從而提高其電阻值。
  ③熱敏電阻  某些半導(dǎo)體的電阻隨著溫度的變化而明顯變化。用這類材料制成的測輻射計叫熱敏電阻。熱敏電阻是由大約10um厚的半導(dǎo)體薄片安裝在散熱基片上制成的。為了提高吸收率，常在基片上噴黑。
  ④熱電偶  它是由兩個熱電性不同的金屬絲在兩個端點處焊接在一起做成的。當(dāng)兩個接點溫度不同時，接點間便產(chǎn)生溫差電動勢。它能產(chǎn)生0.1～2.0uv的信號，輸出阻抗為10
  ⑤氣動探測器  它是通過封閉的氣體變熱后引起的壓力升高來探測紅外輻射的。氣動探測器中較有代表性的高萊（Golay）探測器的結(jié)構(gòu)。由涂上金屬薄層的塑料膜作吸收體，在較寬范圍內(nèi)具有相同的吸收率。塑料膜后面氣室里的氣體壓力的變化，使作為氣室一個壁的撓性膜發(fā)生撓曲。把撓性膜作為光杠裝置中的反射器。撓性膜的移動改變了光束通過線柵的位置，如果線柵的位置適當(dāng)，則照在光電管上的照度就直接隨光束的位置而改變。
  ⑥熱釋電探測器  某些無中心的晶體具有永久電偶極矩，由它產(chǎn)生的電場通常被晶體表面上的電荷中和。當(dāng)溫度改變時，晶體的晶格大小會改變，從而改變了永久的電偶極矩。利用這一原理可以做成測量輻射的器件。常用的器件是由硫酸三甘本酞單晶（TGS）制成的，在TGS薄片兩邊構(gòu)成電極，其中一個是透明的作為輻射接收體。晶體內(nèi)產(chǎn)生的電壓直接加在場效應(yīng)管上，場效應(yīng)管作為探測器的一部分。
  ⑦光子探測器  某些半導(dǎo)體材料顯示出所謂“內(nèi)光電效應(yīng)”可以用來檢測紅外輻射。通常使用的光導(dǎo)探測器是硫化鉛制成的。光導(dǎo)探測器是一個電阻器。當(dāng)輻射照在它的表面上時，則其電阻減少。硫化鉛光導(dǎo)管的擴(kuò)展100um。響應(yīng)時間從征探測器的幾百微秒一直到非本征探測器的幾納米。
  （3）單色器
  在紅外光譜區(qū)的單色器主要使用光柵作色散器，這與紫外-可見光譜區(qū)的單色器極類似，不同的是光柵的線傮數(shù)比較少。如果使用棱鏡作色散器，則棱鏡的材料完全相同。光學(xué)材料的有效透射范圍：它是以厚為1cm的材料透射比低到0.60的波長為極限。
  （4）邁克耳遜干涉儀
  邁克耳遜干涉儀的光路位置，進(jìn)入干涉儀的輻射被分成兩束，光束A在返回分束器之前，通過一個固定的路程，但光束B在返回分束器和光束A會合之前，通過的路程是可變的。當(dāng)光束A和光束B會合時就產(chǎn)生干涉圖樣。使坯圖中心的輻射恰好照在探測器的敏感面上。當(dāng)兩光束在分束器上同相位時，則到達(dá)探測器上的光束強(qiáng)度最大，當(dāng)兩束在分束器上相位相反時，則到達(dá)探測器的光束強(qiáng)度最小。