Was ist ein Bolometer?
Ein Bolometer ist ein Instrument zur Erfassung und Messung kleinster Mengen elektromagnetischer Strahlung. Bolometer werden auch als aktinische Gleichgewichte bezeichnet und messen elektromagnetische Strahlung in ihren verschiedenen Formen, von Radiowellen über Ultraviolettstrahlung bis hin zu Gammastrahlen. Das Funktionsprinzip des Bolometers wurde auch für den Einsatz in der Physik und Partikeldetektion angepasst.
Das erste Bolometer wurde vom amerikanischen Astronomen Samuel Pierpont Langley im späten 19. Jahrhundert erfunden und in Verbindung mit einem Teleskop zur Messung der Infrarotstrahlung auf astronomische Objekte, nämlich den Mond, verwendet. Der Prototyp war grundlegend im Design. Es bestand aus zwei mit Platinstreifen ausgestatteten Kammern, die eine Wheatstone-Brücke bildeten, die mit einem Galvanometer und einer Batterie verbunden war. Rußbedeckte Streifen, die die Brücke bildeten, wurden so angeordnet, dass einer freigelegt blieb, während der andere vor Strahlung geschützt war. Die Temperatur des belichteten Streifens würde sich erhöhen, wenn er mit der elektromagnetischen Strahlung in Kontakt kommt, wodurch sich sein elektrischer Widerstand ändert und im Wesentlichen ein Temperatursensor entsteht.
Ein Kaltelektronenbolometer (CEB) ist ein hochempfindliches Gerät, das kosmologische Strahlung erfasst. Der supraleitende, isolatornormale (SIN) Metalltunnelübergang des Bolometers unterscheidet es von anderen Bolometern, da sein Energieverlust zur Kühlung des Absorbers verwendet wird. Ein Heißelektronenbolometer (HEB) ist ein Gerät zur Messung von Strahlung im Submillimeter- und Ferninfrarotbereich, die mit dem Kaltelektronenbolometer nicht gemessen werden kann.
Ein Mikrobolometer ist eine Art Bolometer, das als Infrarotdetektor in einer Wärmebildkamera eingesetzt werden kann, die gemeinhin als vorwärtsgerichtete Infrarotkamera (FLIR) bezeichnet wird. Dieser Kameratyp arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie das herkömmliche Bolometer und misst Infrarotstrahlung mit Wellenlängen zwischen 8 und 13 Mikrometern. Der von der Kamera aufgezeichnete elektrische Widerstand wird in Temperaturen umgerechnet, mit denen ein Bild erstellt wird.
Es gibt zwei Hauptnachteile, die mit dem Bolometer verbunden sind, und beide beinhalten Restenergie. Ohne diskriminierende Eigenschaften unterscheidet dieses Gerät nicht zwischen ionisierten und nichtionisierten Partikeln. Bei Verwendung als thermischer Detektor verdrängt ein Bolometer die vom Absorber gesammelte Energie nicht direkt und setzt sich daher nicht sofort zurück.
Ein als Teilchenphysik bekannter Zweig der Physik, der die Grundelemente der Strahlung untersucht, verwendet den Begriff Bolometer in Bezug auf ein Instrument, das als Teilchendetektor bekannt ist. Der Partikeldetektor arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie das Langley-Bolometer und dient zur Identifizierung energiereicher Partikel. Kalorimeter, Szintillationszähler und Detektoren für gasförmige Ionisationspartikel werden typischerweise zum Messen der Energie verwendet, die mit der Strahlung und den Partikeleigenschaften verbunden ist.