【正文】 流）等于探測器本身的噪聲電壓（或電流） ? 一般一個(gè)良好的探測器件的 NEP約為 1011W。 ? NEP越小，噪聲越小，器件的性能越好。 ()eN E P WS N R??? 噪聲等效功率是一個(gè)可測量的量 。 ? 設(shè)入射輻射的功率為 P， 測得的輸出電壓為 U0 ? 然后除去輻射源 ， 測得探測器的噪聲電壓為 UN ? 則按比例計(jì)算 ， 要使 U0＝ UN， 的輻射功率為 20()NPN E P WUU???????７、探測率與歸一化探測率 ? 探測率 D定義為噪聲等效功率的倒數(shù) 經(jīng)過分析 ， 發(fā)現(xiàn) NEP與檢測元件的面積 Ad和放大 器帶寬 Δf 乘積的平方根成正比 ? 歸一化探測率 D*， 即 D*與探測器的敏感面積、放大器的帶寬無關(guān)。 1DNEP?* 1 / 2*1 ()dD D A fN E P? ? ? ?三、量子效率 ?（ ?） ? 量子效率：在某一特定波長上，每秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)與入射光量子數(shù)之比。 ? 對理想的探測器，入射一個(gè)光量子發(fā)射一個(gè)電子， ?=1 ? 實(shí)際上， ? 1 ? 量子效率是一個(gè)微觀參數(shù)，量子效率愈高愈好。 量子效率與響應(yīng)度的關(guān)系 ????? hqShP qI )(/ /)( ??： 每秒產(chǎn)生的光電子數(shù) ：每秒入射的光子數(shù) 四、線性度 ? 線性度是描述光電探測器輸出信號與輸入信號保持線性關(guān)系的程度。 ? 在某一范圍內(nèi)探測器的響應(yīng)度是常數(shù)，稱這個(gè)范圍為線性區(qū)。 ? 非線性誤差： δ＝ Δmax / ( I2 – I1) Δmax：實(shí)際響應(yīng)曲線與擬合曲線之間的最大偏差； I2 和 I1：分別為線性區(qū)中最小和最大響應(yīng)值。 五、工作溫度 ? 工作溫度就是指光電探測器最佳工作狀態(tài)時(shí)的溫度。 ? 光電探測器在不同溫度下，性能有變化。 例如，半導(dǎo)體光電器件的長波限和峰值波長會隨溫度而變化；熱電器件的響應(yīng)度和熱噪聲會隨溫度而變化。 光電子發(fā)射器件 ? 光電管 真空光電管、充氣光電管 ? 光電倍增管 光電管及其基本特性 光電管有真空光電管和充氣光電管或稱電子光電管和離子光電管兩類。兩者結(jié)構(gòu)相似，如圖。它們由一個(gè)陰極和一個(gè)陽極構(gòu)成，并且密封在一只真空玻璃管內(nèi)。陰極裝在玻璃管內(nèi)壁上，其上涂有光電發(fā)射材料。陽極通常用金屬絲彎曲成矩形或圓形，置于玻璃管的中央。 光電管的結(jié)構(gòu)示意圖 光 陽極 光電陰極 光窗 當(dāng)入射光照射在陰極上時(shí) ， 單個(gè)光子就把它的全部能量傳遞給陰極材料中的一個(gè)自由電子 ， 從而使自由電子的能量增加 。 當(dāng)電子獲得的能量大于陰極材料的逸出功 A時(shí) ， 它就可以克服金屬表面束縛而逸出 ， 形成電子發(fā)射 。 這種電子稱為光電子 ， 光電子逸出金屬表面后的初始動(dòng)能為： 根據(jù)能量守恒定律有 m為電子質(zhì)量； v為電子逸出的初速度 。 由上式可知 ， 要使光電子逸出陰極表面的必要條件是 A。 由于不同材料具有不同的逸出功 ， 因此對每一種陰極材料 ， 入射光都有一個(gè)確定的頻率限 ， 當(dāng)入射光的頻率低于此頻率限時(shí) ， 不論光強(qiáng)多大 ， 都不會產(chǎn)生光電子發(fā)射 ， 此頻率限稱為 “ 紅限 ” 。 相應(yīng)的波長 λ K為： 式中 ， c為光速； A為逸出功 。 Ahm21 2 ?? ?AhcK ??光電管工作原理 ?h光電管的類型 ① 中心陰極型 ： 這種類型由于陰極面積很小，受照光通量不大，僅適用于低照度探測和光子初速度分布的測量。 ②中心陽極型： 這種類型由于陰極面積大，對入射聚焦光斑的大小限制不大；又由于光電子從光陰極飛向陽極的路程相同，電子渡越時(shí)間的一致性好；其缺點(diǎn)是光電子接收特性差，需要較高的陽極電壓。 ③半圓柱面陰極型： 這種結(jié)構(gòu)有利于增加極間絕緣性能和減少漏電流。 ④平行平板極型： 這種類型的特點(diǎn)是光電子從陰極飛向陽極基本上保持平行直線的軌跡，電極對于光線入射的一致性好。 ⑤帶圓筒平板陰極型： 它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、工作穩(wěn)定。 光電管結(jié)構(gòu) 光電管測量電路圖 光電管正常工作時(shí) ， 陽極電位高于陰極 ， 如圖所示 。 在入射光頻率大于“ 紅限 ” 的前提下 ， 從陰極表面逸出的光電子被具有正電位的陽極所吸引 ， 在光電管內(nèi)形成空間電子流 ， 稱為光電流 。此時(shí)若光強(qiáng)增大 ， 轟擊陰極的光子數(shù)增多 ， 單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)也就增多 ， 光電流變大 。 電流 IФ和電阻 RL上的電壓降 U0就和光強(qiáng)成函數(shù)關(guān)系 ， 從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換 。 ? 伏安特性 ? 光照特性 ? 光譜特性 ? 響應(yīng)時(shí)間 ? 峰值探測率 ? 溫度特性 光電管的特性參數(shù) 在一定的光照射下 ， 對光電器件的陰極所加電壓與陽極所產(chǎn)生的電流之間的關(guān)系稱為光電管的伏安特性 。 光電管的伏安特性如圖所示 。 它是應(yīng)用光電傳感器參數(shù)的主要依據(jù) 。 光電管的伏安特性 50 20μlm 40μlm 60μlm 80μlm 100μlm 120μlm 100 150 200 0 2 4 6 8 10 12 陽極與末級倍增極間的電壓 /V IA/ μA 2. 光照特性 當(dāng)光電管的陽極和陰極之間所加電壓一定時(shí)，光通量與光電流之間的關(guān)系為光電管的光照特性。其特性曲線如圖所示。 曲線 1表示 氧銫陰極 光電 管的光照特性 ， 光電流 I與光通量成線性關(guān)系 。 曲線 2為 銻銫陰極 的光電管光照特性 ， 它成非線性關(guān)系 。 光電管的光照特性 25 50 75 100 2 0 Φ/1m IA/ μA 1 說明：陰極材料不同的光電管 ， 具有不同的紅限 ， 因此適用于不同的光譜范圍 。 此外 ， 即使入射光的頻率大于紅限 ， 并保持其強(qiáng)度不變 ， 但陰極發(fā)射的光電子數(shù)量還會隨入射光頻率的變化而改變 ， 即同一種光電管對不同頻率的入射光靈敏度并不相同 。 光電管的這種光譜特性 ，要求人們應(yīng)當(dāng)根據(jù)檢測對象是紫外光 、 可見光還是紅外光去選擇陰極材料不同的光電管 ， 以便獲得滿意的靈敏度 。 光照特性曲線的斜率（光電流與入射光光通量之間比）稱為光電管的靈敏度。 光電倍 增管主要由光陰極 K、倍增極 D和陽極 A組成 。 分類： 端窗式 （透射式陰極，通過管殼的端面接收入射光） 側(cè)窗式 （反射式陰極，通過管殼的側(cè)面接收入射光） 光電倍增管 光電倍增管 光電倍增管的基本電路 ? 變化緩慢的入射光通量：電路往往將電源正端接地 ， 并且輸出可以直接與放大器輸入端連接 ， 從而使它能夠響應(yīng) 。 ? 當(dāng)入射光通量為脈沖通量時(shí) ， 則應(yīng)將電源的負(fù)端接地 ， 因?yàn)楣怆姳对龉艿年帢O接地比陽極接地有更低的噪聲 ， 此時(shí)輸出端應(yīng)接入隔離電容 ， 同時(shí)各倍增極的并聯(lián)電容亦應(yīng)接入 ， 以穩(wěn)定脈沖工作時(shí)的各級工作電壓 ， 穩(wěn)定增益并防止飽和 。 光電倍增極材料 要求：耐撞擊、穩(wěn)定性好、使用溫度高等 ? 銻化銫： 具有高的倍增系數(shù)，但使用溫度不超過 60℃ ，在倍增電流較大時(shí)，倍增系數(shù)顯著下降。 ? 銀鎂合金： 倍增系數(shù)高，穩(wěn)定性好，使用溫度不超過150℃ ，可用于電流較大的倍增管中。 ? 銅鈹合金和負(fù)電子親和力倍增材料： 減少倍增級數(shù)，提高光電管的頻率響應(yīng)和降低散粒噪聲。 ? 陰極靈敏度 紅外靈敏度來表示：紅光靈敏度與白光靈敏度之比