光電測試技術ppt課件(2)(已修改)
2025-05-18 04:16 本頁面
【正文】 光電測試技術 第四章 光電測試常用器件 通常把光電效應分為三類： 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，基于外光電效應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)象稱為內光電效應，基于內光電效應的光電元件有光敏電阻等。 3）在光線的作用下，物體產生一定方向電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應，基于光生伏特效應的光電元件有光電池等。 第一類光電元件屬于玻璃真空管元件，第二、三類屬于半導體元件。 三、光電子發(fā)射探測器 ? 在光輻照下，光敏材料中的電子得到足夠的能量便會退出光敏材料表面而進入外界空間 (真空或氣體 )，這種現(xiàn)象稱為光電子發(fā)射效應或稱外光電效應 。 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體的電離能 (稱為電子親和勢 )，即 產生光電發(fā)射的最小光子能量所對應的波長稱為閾值波長 光電發(fā)射的基本過程 ? 對光子的吸收 ? 光電子向表面運動 ? 克服表面勢壘逸出材料表面 基本條件 ? 對光的吸收系數(shù)大，以便體內有較多的電子受到激發(fā) ? 光電子由體內向表面運動過程中能量損失少，逸出深度大 ? 材料的逸出功要小，使到達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率，以便能夠通過外電源來補充因光電發(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)射型探測器，其主要特點是：靈敏度高，穩(wěn)定性好，響應速度快以及噪聲??；但結構復雜，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的探測。 光電倍增管結構示意圖 光電倍增管主要由光陰極 K、倍增極 D和陽極 A組成，并根據(jù)要求采用不同性能的玻璃殼進行真空封裝。依據(jù)分裝方法，可分成 端窗式和側窗式 兩大類。端窗式光電倍增管的陰極通常為透射式陰極，通過管殼的端面接受入射光。側窗式陰極則是通過管殼的側面接收入射光，它的陰極通常為反射式陰極。 Φ D 1D 2D 3D 4D 5D 6AKU 0I ΦR L特點直瓦片式極間電子渡越時間零散小，但絕緣支架可能累計電荷而影響電子光學系統(tǒng)的穩(wěn)定性圓瓦片式 結構緊湊，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弱光的倍增管，但極間電壓高時，有的電子可能越級通過，收集率較低，渡越時間零散較大盒柵式收集率較高 9 5 % ，結構緊湊，但極間電子渡越時間零散較大。光電倍增管結構分類和特點表聚焦型非聚焦型倍增極結構形式與測量有關的兩個參數(shù) (1) 暗電流 光電倍增管接上工作電壓后 ， 在沒有光照的情況下陽極仍會有一個很小的電流輸出 ， 此電流即稱為暗電流 。 光電倍增管在工作時 ， 其陽極輸出電流由 暗電流和信號電流 兩部分組成 。 當信號電流比較大時 ， 暗電流的影響可以忽略 ， 但是當光信號非常弱 ， 以至于陽極信號電流很小甚至和暗電流在同一數(shù)量級時 ， 暗電流將嚴重影響對光信號測量的準確性 。 所以暗電流的存在決定了光電倍增管可測量光信號的最小值 。 一只好的光電倍增管 ， 要求其暗電流小并且穩(wěn)定 。 ? (2) 光譜響應特征 ? 光電倍增管對不同波長的光入射的響應能力是不相同的，這一特性可用光譜響應率表示。在給定波長的單位輻射功率照射下所產生的陽極電流大小稱為光電倍增管的絕對光譜響應率，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生的陽極電流； S(λ)是波長的函數(shù)，它與波長的關系曲線稱為光電倍增管的絕對光譜響應曲線。 ? )()()(???PIS ?? 測量 S(λ)十分復雜，因此在一般測量中都是測量它的相對值。為此，可以把 S(λ)中
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