On olemassa kahdenlaisia termisisiä detektoreita:
Mikrobolometrit Mikrobolometrejä on kahdenlaisia, transition-edge ja hot-electron mikrobolometrejä. Transition-edge mikrobolometreissä säteily kerätään antennilla ja suprajohtava elementti voi toimia antennin kuormana tai vain lämpömittarina. Se toimii kuitenin periaatteeltaan samoin kuin bolometreissä. Pienestä koosta johtuen, terminen aikavakio on paljon pienempi kuin perinteisillä bolometreillä. Hot-electron mikrobolometrit koostuvat suprajohtavasta antennista (esim niobium), ohuesta normaalitilaisesta metallinauhasta, joka toimii antennin kuormana, ja lämpömittarista, joka voi olla SIN-liitos, induktiivinen lämpömittari tai SIS (Josephson)-liitos. Hot-electron mikrobolometrjä valmistetaan vain matalan lämpötilan suprajohteista.
SIN-liitoksen läpi kulkeva
kvasihiukkasvirta riippuu vain normaalitilaisen metallin elektronien
lämpötilasta, joka voidaan kytkeä riippuvaikseksi mitattavasta
säteilystä. Tällaisella mikrobolometrilla vaste on luokkaa V/W.
Suprajohteen sisäinen induktanssi on tavallisen magneettisen
induktanssin ja kineettisen induktanssin summa. Kineettinen
induktanssi johtuu suprajohtavien varaustenkuljettajien hitaudesta
ja riippuu lämpötilasta samoin kuin Londonin tunkeutumissyvyys. Jos
mitattavan säteilyn annetaan aiheuttaa lämpötilan muutos
suprajohteessa, aiheutuu siitä induktanssin muutos, joka voidaan
mitata Wheatstonen sillan avulla. Tällaisen detektorin vaste on
luokkaa V/W ja siinä ei esiinny lainkaan Johnson-kohinaa, koska
mittausmenetelmässä resistanssi on efektiivisesti
nolla.
Josephson-liitosten ominaisuudet riippuvat myös lämpötilasta. Liitos
biasoidaan niin, että se on puolivälissä I/V-käyrän äkillistä nousua,
joka on kohdassa . Kun liitoksen lämpötila nousee vaikuttaa
se energia-aukkoon, ja näin ollen jännitteeseen. Tällaisen bolometrin
vaste on luokkaa
V/W
Antennit voivat hyötyä suprajohteiden alhaisesta
pintaresistanssista. Tässä käsittelemme vain sähköisesti pieniä
antenneja, millä tarkoitetaan antenneja, joiden dimensiot ovat
paljon pienempiä kuin käytettävä aallonpituus. Sähköisesti pienen
antennin suuntaavuus on aina heikko, siksi käytetäänkin
supersuuntaavia antenneja. Näissä elementit ovat paljon lähempänä
toisiaan ja siten vahvemmin kytkettyjä. Lisäksi vaihe-ero
vierekkäisten elementtien välillä on lähes 180. Tämä aiheuttaa
kaukokenttien kumoutumisen muualla paitsi kapealla
alueella. Normaalijohteiden käyttäminen supersuuntaavissa antenneissa
ei ole käytännöllistä, koska häviöt ovat hyvin suuret, ja tehokkuus
siis pieni.
Suprajohtavia antenneja käytetään pääasiassa NMR-laitteistojen vastaanotossa, jossa tarvitaan pieniä mutta tehokkaita antenneja.
Säteilyteho | Suht.kais- | |
(%) tanleveys (%) | ||
Yksit. H: Cu 300 K | 2 | 1.9 |
Yksit. H: Cu 77 K | 5 | 0.89 |
Yksit. H: YBCO 77 K | 60 | 0.17 |
Dual. H: YBCO 77 K | 85 | 0.39 |