光電探測(cè)器的物理基礎(chǔ)-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 ，全色輻通量 ?前面介紹的幾個(gè)重要的輻射量，都有與光譜輻射量相對(duì)應(yīng)的關(guān)系： 光譜輻照度： 光譜輻射出射度： 光譜輻射亮度： 輻射源的總輻射通量是： 三、光度學(xué)的基本物理量 1． 光譜光視效能 ?人的視神經(jīng)對(duì) 各種不同波長(zhǎng)光 的感光靈敏度存在差異 。 ? 不同光亮度條件下，人眼對(duì)波長(zhǎng)的 光譜光視效率 不同，分為 明視覺(jué)光譜光視效率 和 暗視覺(jué)光譜光視效率。nm ），V(?)是光視效率，單位是 1/nm。 亦稱為 光功當(dāng)量 。 ?由此可進(jìn)一步探討輻射度和光度基準(zhǔn)的統(tǒng)一。 ?光度學(xué)中相應(yīng)量 ΦV、 MV、 IV、 LV和 EV與輻射度量Φ、 M、 I、 L和 E之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系由表給出。m－ 2 輻出度 M Wsr－ 1（坎德拉） 輻射亮度 L W ?定義是頻率為 540 1012Hz(對(duì)應(yīng)在空氣中 555nm波長(zhǎng) )的單色輻射，在給定方向上的輻射強(qiáng)度為 1/683(W/sr)時(shí)，在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度為 1cd。 在不考慮輻射傳輸損失時(shí)， 點(diǎn)光源在傳輸方向上某點(diǎn)的輻照度和該點(diǎn)到點(diǎn)光源的距離平方成反比。 – 吸收本領(lǐng) ：被物體吸收的輻射通量占射到物體上的輻射通量的百分比 ,也是 溫度和頻率的函數(shù) 。根據(jù)它可判斷熱輻射顏色與溫度的關(guān)系，并確定探測(cè)器的選擇。 ? ε 的值不僅依賴于波長(zhǎng)和溫度 ， 也依賴發(fā)射的角度 。 2） 線光譜源 它的光譜在紫外到紅外有一些分立的窄帶 。 1） 分布色溫 輻射源 在某一波長(zhǎng)范圍內(nèi)輻射的 相對(duì)光譜功率分布與 黑體 在某一溫度下輻射的相對(duì)光譜功率分布一致，那么該黑體的溫度就稱為輻射源的 分布色溫。 光電管 光電倍增管 真空攝像管 變像管 像增強(qiáng)器 光敏電阻 光電池 光電二極管 光電三極管 光電耦合器 位置傳感器 PSD 電荷耦合器件 CCD 真空器件 固體器件 光子探測(cè)器 熱探測(cè)器 光 電 探 測(cè) 器 熱電偶和熱電堆 測(cè)輻射熱計(jì) 熱釋電探測(cè)器 高萊管 一．光子探測(cè)器 ?光電子效應(yīng) ?幾乎所有情況下 ， 所用的材料都是半導(dǎo)體 。 入射輻射的作用是使電子從光電陰極表面發(fā)射到周?chē)目臻g中 ， 即產(chǎn)生光電子發(fā)射 。 光子能量 hc／ λ低于陰極材料逸出功就不能產(chǎn)生光電子發(fā)射 。 （ 3）光電子發(fā)射探測(cè)器 主要是可見(jiàn)光探測(cè)器 ，因?yàn)閷?duì)紅外輻射響應(yīng)的光電陰極只有銀一氧一銫光電陰極和新發(fā)展的負(fù)電子親和勢(shì)光電陰極，它們的響應(yīng)波長(zhǎng)也只擴(kuò)展到 1． 25μ m，只適用于近紅外的探測(cè)，因此在紅外系統(tǒng)中應(yīng)用不多。 ? 是一種 非平衡多數(shù)載流子過(guò)程 。 ?光譜響應(yīng)范圍與工作溫度有關(guān) ，冷卻可以使光譜響應(yīng)曲線的峰值和長(zhǎng)波限向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，同時(shí)可提高器件的靈敏度； ?光電導(dǎo)探測(cè)器是均質(zhì)型器件， 沒(méi)有極性之分 ，工作時(shí) 必須外加偏壓 (偏流 )，并應(yīng)注意選擇正確工作溫度和最佳偏壓 (或偏流 )，以便充分發(fā)揮器件性能。 （ 2） 用 PN結(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn) ? 當(dāng)入射光子在 PN結(jié)及其附近產(chǎn)生電子 — 空穴對(duì)時(shí)，光生裁流子受 勢(shì)壘區(qū)電場(chǎng) 作用，電子漂移到 n區(qū)，空穴漂移到 p區(qū)。結(jié)型光伏探測(cè)器工作時(shí) 不需加偏置電壓 。 （ 4） 常用器件 光電池 、 光電二極管 、 光電三極管 、 雪崩光電二極管 (APD)、PIN光電二極管 ? 它是一種 選擇性 探測(cè)器，要產(chǎn)生光子效應(yīng)，光子的能量要超過(guò)某一確定的值，即光子的 波長(zhǎng)要短于長(zhǎng)波限 。 二、熱探測(cè)器 ? 熱敏效應(yīng) ? 熱探測(cè)器對(duì)輻射的響應(yīng)和光子探測(cè)器不同 。 光熱效應(yīng)與入射輻射的光子的性質(zhì)沒(méi)有關(guān)系 。利用這些效應(yīng)可制作各種 熱探測(cè)器 。 （ 2） 塞貝克 (seebeck)效應(yīng) ： ? 當(dāng)由 兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體 組成閉合回路的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)置于不同溫度 (兩結(jié)點(diǎn)間的溫差為 Δ T)時(shí)，在兩點(diǎn)之間就產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)；這個(gè)電動(dòng)勢(shì)在閉合回路中引起連續(xù)電流，這種現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng) 。雖然測(cè)輻射熱電偶和熱電堆的光電信號(hào)要比許多種光子探測(cè)器弱，但它們 牢固 ，而且 不需要電偏置和致冷 ，故有不少應(yīng)用。 ? 材料的電阻與溫度的關(guān)系可用材料的 電阻溫度系數(shù) α T來(lái)表征 。 dTdRR1 —— 熱釋電效應(yīng) ? 某些晶體 (如硫酸三甘肽 — TGS、鈮酸鋰 — LiNbO鈮酸鍶鋇 — SBN等晶體 )受光照射時(shí)溫度升高，從而在晶體的特定方向上由于 自發(fā)極化 隨溫度變化而引起 表面電荷的變化 。 ? 所有熱探測(cè)器，在理論上對(duì)一切波長(zhǎng)都具有相同的響應(yīng)，因而 是非選擇性探
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