如圖1所示，為使微測(cè)輻射熱計(jì)與其襯底間的熱導(dǎo)盡量小，微橋的橋臂設(shè)計(jì)需要用低熱導(dǎo)材料，并采用長(zhǎng)橋臂小截面積的設(shè)計(jì)。此外，需將微測(cè)輻射熱計(jì)探測(cè)器陣列封裝在一個(gè)真空的管殼內(nèi)部，以減小其與周?chē)諝庵g的熱導(dǎo)。

1.1.2 吸收率

要使微測(cè)輻射熱計(jì)對(duì)紅外輻射的吸收率盡量高，可從以下兩方面入手。

1）提高填充系數(shù)

填充系數(shù)定義為微測(cè)輻射熱計(jì)對(duì)紅外輻射的有效吸收面積占其總面積的百分比。微橋的橋臂、相鄰微橋之間的空隙、連接微橋與讀出電路的過(guò)孔等所占的面積都是沒(méi)有紅外吸收能力的。圖1所示的是典型的單層微橋結(jié)構(gòu)，其填充系數(shù)一般是60%～70%，且隨著像元尺寸的減小，單層結(jié)構(gòu)的填充系數(shù)會(huì)進(jìn)一步下降。

要增加填充系數(shù)以獲得更高的吸收率，可以采用如圖2所示的雙層傘形微橋結(jié)構(gòu)，紅外輻射吸收材料處于上方第二層，形似撐開(kāi)的雨傘，橋臂及其他無(wú)吸收能力的部分都放到傘下的第一層。這種結(jié)構(gòu)的填充系數(shù)可做到90%左右。

圖2 雙層傘形微橋結(jié)構(gòu)

2）光學(xué)諧振腔設(shè)計(jì)

通過(guò)設(shè)計(jì)光學(xué)諧振腔也可以提高微測(cè)輻射熱計(jì)對(duì)紅外輻射的吸收率。因?yàn)橛邢喈?dāng)一部分入射的紅外輻射能量會(huì)穿透微橋結(jié)構(gòu)的紅外吸收層，所以通常在微橋下方制作一層紅外反射面，將從上方透射來(lái)的紅外輻射能量反射回紅外吸收層進(jìn)行二次吸收。吸收層與反射面之間的距離對(duì)于二次吸收的效果有較大影響，如果設(shè)計(jì)為紅外輻射波長(zhǎng)的1/4，就可增加吸收層對(duì)反射回來(lái)的紅外能量的吸收。對(duì) 8～14um的長(zhǎng)波紅外輻射，該距離約為2～2.5um。

圖3(a)所示為一種類型的諧振腔結(jié)構(gòu)示意圖，反射面位于讀出電路的硅襯底表面，所以微橋的橋面與硅襯底的距離是1/4輻射波長(zhǎng)；圖3(b)所示為另一種類型的諧振腔結(jié)構(gòu)示意圖，反射面位于微橋的下表面，所以微橋的厚度要做成1/4輻射波長(zhǎng)。

圖3 紅外光學(xué)諧振腔示意圖

1.1.3 熱敏材料

熱敏材料的選取對(duì)于微測(cè)輻射熱計(jì)的靈敏度（NETD）有非常大的影響，優(yōu)選具有高溫度電阻系數(shù)（TCR）和低1/f噪聲的材料，同時(shí)還要考慮到所選材料與讀出電路的集成工藝是否方便高效。目前最為常用的熱敏材料包括氧化釩（VOx）、多晶硅 （a-Si）、硅二極管等。微測(cè)輻射熱計(jì)的NETD主要受限于熱敏材料的1/f噪聲，這種噪聲與材料特性密切相關(guān)，不同材料的1/f噪聲可能會(huì)相差幾個(gè)數(shù)量級(jí)，甚至對(duì)材料復(fù)合態(tài)的細(xì)微調(diào)整也會(huì)帶來(lái)1/f噪聲的顯著變化。

1）氧化釩（VOx）

20世紀(jì)80年代初，美國(guó)的Honeywell公司在軍方資助下開(kāi)始研究氧化釩薄膜，并于 20 世紀(jì) 80 年代末研制出非制冷氧化釩微測(cè)輻射熱計(jì)。氧化釩材料具有較高的TCR（在室溫環(huán)境下約為 2%/K～3%/K），其制備技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展已很成熟，在微測(cè)輻射熱計(jì)產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。

氧化釩也有多種復(fù)合形態(tài)，如VO2、V2O5、V2O3等。單晶態(tài)的VO2、V2O5的TCR高達(dá)4%，但是需要采用特殊制備工藝才能得到；V2O5的室溫電阻太大，會(huì)導(dǎo)致較高的器件噪聲；V2O3 的制備技術(shù)相對(duì)不太復(fù)雜，且室溫電阻較低，能得到更低的器件噪聲，成為重點(diǎn)研究的氧化釩材料。

2）多晶硅（a-Si）