Đõy là phộp đo liờn quan đến bài toỏn năng lượng bức xạ điện từ chiếu đến bề mặt một vật và làm xuất hiện tớn hiệu (điện) thay đổi do ảnh hưởng của quỏ trỡnh kớch thớch đú. Nguồn bức xạ ở đõy là cỏc nguồn phỏt hồng ngoại cú thể cung cấp phổ hồng ngoại ở cỏc nhiệt độ khỏc nhau một cỏch ổn định và chớnh xỏc. Cụng suất phỏt xạ của một đơn vị diện tớch bề mặt nguồn cú nhiệt độ Tn được tớnh theo định luật Stefan - Boltzmann [8]:
4 4 n R
W (T T ) (2.1)
Trong cụng thức này: W là cụng suất phỏt xạ của một đơn vị diện tớch [W/m2]; là hệ số phỏt xạ của nguồn (đối với vật đen tuyệt đối = 1); = (5,67.10-12 (W/cm2K-4) là hằng số Stefan - Boltzmann; Tn, TR lần lượt là nhiệt độ của nguồn phỏt và nhiệt độ của mụi trường.
Đối với một nguồn bức xạ cú dạng cầu, cụng suất truyền đi được phõn bố đều trong gúc khối 4. Khi đú, năng lượng bức xạ chiếu đến một diện tớch bề mặt nào đú sẽ phụ thuộc vào cỏc yếu tố: khoảng cỏch đến nguồn chiếu xạ, diện tớch được chiếu xạ và gúc tới của chựm tia bức xạ với bề mặt vật.
Hỡnh 2.1. Mụ hỡnh kớch thớch hiệu ứng quang dẫn hồng ngoại.
Giải bài toỏn cụng suất bức xạ đơn giản nhất chớnh là sử dụng nguồn bức xạ vật đen tuyệt đối ( = 1). Nếu cửa sổ bức xạ cú diện tớch dS, tổng năng lượng bức xạ cú thể xem như được phõn bố trong một gúc khối 2 (Hỡnh 2.2) với quy luật phõn bố cường độ tuõn theo định luật Lambert [1,6,8].
Hỡnh 2.2. Phõn bố bức xạ theo định luật Lambert.
Gọi I là cường độ bức xạ (trong một đơn vị gúc khối) theo hướng vuụng gúc với bề mặt phỏt xạ thỡ tổng cụng suất của chựm bức xạ được tớnh theo cụng thức:
/2
2 /2
0 0
0
P cos .I.sin d d 2 .I. cos sin d I
(2.2) Suy ra: P I (2.3) Cửa sổ phỏt xạ hồng ngoại Bề mặt mẫu a d S
Giả sử bức xạ hồng ngoại phỏt ra từ cửa sổ của nguồn vật đen tuyệt đối cú dạng trũn, đường kớnh a chiếu lờn diện tớch mẫu S nằm cỏch nguồn một khoảng là d. Để đơn giản ta cho rằng của chựm bức xạ tới bề mặt mẫu theo phương vuụng gúc. Cụng suất chựm bức xạ phỏt ra từ nguồn là:
2 4 4
n n R
P a . (T T ) (2.4)
Do mẫu cú diện tớch là S nờn gúc khối tương ứng là S/d2. Cụng suất bức xạ hồng ngoại chiếu tới mẫu được tớnh theo cụng thức:
2 4 4 m n R 2 a P S(T T ) d (2.5)