光電測(cè)試技術(shù)ppt課件(2)(已修改)
2025-05-18 04:16 本頁(yè)面
【正文】 光電測(cè)試技術(shù) 第四章 光電測(cè)試常用器件 通常把光電效應(yīng)分為三類(lèi)： 1）在光線的作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，基于外光電效應(yīng)的光電元件有光電管、光電倍增管、光電攝像管等。 2）在光線的作用下能使物體的電阻率改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻等。 3）在光線的作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)，基于光生伏特效應(yīng)的光電元件有光電池等。 第一類(lèi)光電元件屬于玻璃真空管元件，第二、三類(lèi)屬于半導(dǎo)體元件。 三、光電子發(fā)射探測(cè)器 ? 在光輻照下，光敏材料中的電子得到足夠的能量便會(huì)退出光敏材料表面而進(jìn)入外界空間 (真空或氣體 )，這種現(xiàn)象稱為光電子發(fā)射效應(yīng)或稱外光電效應(yīng) 。 1．光電子發(fā)射 電于逸出表面必須獲得的最小能量為逸出功 半導(dǎo)體受光照后釋放的電了欲逸出表面必須克服禁帶寬度和半導(dǎo)體的電離能 (稱為電子親和勢(shì) )，即 產(chǎn)生光電發(fā)射的最小光子能量所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為閾值波長(zhǎng) 光電發(fā)射的基本過(guò)程 ? 對(duì)光子的吸收 ? 光電子向表面運(yùn)動(dòng) ? 克服表面勢(shì)壘逸出材料表面 基本條件 ? 對(duì)光的吸收系數(shù)大，以便體內(nèi)有較多的電子受到激發(fā) ? 光電子由體內(nèi)向表面運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量損失少，逸出深度大 ? 材料的逸出功要小，使到達(dá)真空界面的電子能夠比較容易的逸出。 ? 作為光電陰極，其材料還要有一定的電導(dǎo)率，以便能夠通過(guò)外電源來(lái)補(bǔ)充因光電發(fā)射所失去的電子。 2. 光電倍增管 光電倍增管（ PMT）是典型的光電子發(fā)射型探測(cè)器，其主要特點(diǎn)是：靈敏度高，穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度快以及噪聲?。坏Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作電壓高和體積大。它是電流放大器件，具有很高的電流增益，特別適用于微弱光信號(hào)的探測(cè)。 光電倍增管結(jié)構(gòu)示意圖 光電倍增管主要由光陰極 K、倍增極 D和陽(yáng)極 A組成，并根據(jù)要求采用不同性能的玻璃殼進(jìn)行真空封裝。依據(jù)分裝方法，可分成 端窗式和側(cè)窗式 兩大類(lèi)。端窗式光電倍增管的陰極通常為透射式陰極，通過(guò)管殼的端面接受入射光。側(cè)窗式陰極則是通過(guò)管殼的側(cè)面接收入射光，它的陰極通常為反射式陰極。 Φ D 1D 2D 3D 4D 5D 6AKU 0I ΦR L特點(diǎn)直瓦片式極間電子渡越時(shí)間零散小，但絕緣支架可能累計(jì)電荷而影響電子光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性圓瓦片式 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，但靈敏度均勻性差些百葉窗式工作面積大，與大面積光電陰極配合可制成探測(cè)弱光的倍增管，但極間電壓高時(shí)，有的電子可能越級(jí)通過(guò)，收集率較低，渡越時(shí)間零散較大盒柵式收集率較高 9 5 % ，結(jié)構(gòu)緊湊，但極間電子渡越時(shí)間零散較大。光電倍增管結(jié)構(gòu)分類(lèi)和特點(diǎn)表聚焦型非聚焦型倍增極結(jié)構(gòu)形式與測(cè)量有關(guān)的兩個(gè)參數(shù) (1) 暗電流 光電倍增管接上工作電壓后 ， 在沒(méi)有光照的情況下陽(yáng)極仍會(huì)有一個(gè)很小的電流輸出 ， 此電流即稱為暗電流 。 光電倍增管在工作時(shí) ， 其陽(yáng)極輸出電流由 暗電流和信號(hào)電流 兩部分組成 。 當(dāng)信號(hào)電流比較大時(shí) ， 暗電流的影響可以忽略 ， 但是當(dāng)光信號(hào)非常弱 ， 以至于陽(yáng)極信號(hào)電流很小甚至和暗電流在同一數(shù)量級(jí)時(shí) ， 暗電流將嚴(yán)重影響對(duì)光信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確性 。 所以暗電流的存在決定了光電倍增管可測(cè)量光信號(hào)的最小值 。 一只好的光電倍增管 ， 要求其暗電流小并且穩(wěn)定 。 ? (2) 光譜響應(yīng)特征 ? 光電倍增管對(duì)不同波長(zhǎng)的光入射的響應(yīng)能力是不相同的，這一特性可用光譜響應(yīng)率表示。在給定波長(zhǎng)的單位輻射功率照射下所產(chǎn)生的陽(yáng)極電流大小稱為光電倍增管的絕對(duì)光譜響應(yīng)率，表示為 ? 式中， P(λ)為入射到光陰極上的單色輻射功率； I(λ)是在該輻射功率照射下所產(chǎn)生的陽(yáng)極電流； S(λ)是波長(zhǎng)的函數(shù)，它與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線稱為光電倍增管的絕對(duì)光譜響應(yīng)曲線。 ? )()()(???PIS ?? 測(cè)量 S(λ)十分復(fù)雜，因此在一般測(cè)量中都是測(cè)量它的相對(duì)值。為此，可以把 S(λ)中
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