光感式傳感器原理及其應(yīng)用0(編輯修改稿)
2024-07-13 01:55 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 材料中的一個(gè)自由電子，從而使自由電子的能量增加h。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。根據(jù)能量守恒定律有 式中，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hA。由于不同材料具有不同的逸出功，因此對(duì)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(huì)產(chǎn)生光電子發(fā)射，此頻率限稱為“紅限”。相應(yīng)的波長(zhǎng)λK為式中，c為光速；A為逸出功。光電管正常工作時(shí)，陽(yáng)極電位高于陰極，如圖2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(yáng)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。在圖2所示的電路中，電流IФ和電阻只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。 圖1 光電管結(jié)構(gòu)示意圖 圖2 光電管測(cè)量電路圖由于真空光電管的靈敏度低，因此人們研制了具有放大光電流能力的光電倍增管。圖3是光電倍增管結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3 光電倍增管結(jié)構(gòu)示意圖光陰極的量子效率是一個(gè)重要的參數(shù)。波長(zhǎng)為λ的光輻射入射到光陰極時(shí)，一個(gè)入射光子產(chǎn)生的光電子數(shù)，定義為光陰極的量子效率。光陰極有很多種，常用的有雙堿，S11及S20三種。光陰極通常由脫出功較小的銻銫或鈉鉀銻銫的薄膜組成，光陰極接負(fù)高壓，各倍增極的加速電壓由直流高壓電源經(jīng)分壓電阻分壓供給，靈敏檢流計(jì)或負(fù)載電阻接在陽(yáng)極A處，當(dāng)有光子入射到光陰極K上，只要光子的能量大于光陰極材料的脫出功，就會(huì)有電子從陰極的表面逸出而成為光電子。在K和D1之間的電場(chǎng)作用下，光電子被加速后轟擊第一倍增極D1，從而使D1產(chǎn)生二次電子發(fā)射．每一個(gè)電子的轟擊約可產(chǎn)生3～5個(gè)二次電子，這樣就實(shí)現(xiàn)了電子數(shù)目的放大。D1產(chǎn)生的二次電子被D2和D1之間的電場(chǎng)加速后轟擊D2，……。這樣的過(guò)程一直持續(xù)到最后一級(jí)倍增極Dn，每經(jīng)過(guò)一級(jí)倍增極，電子數(shù)目便被放大一次，倍增極的數(shù)目有8～13個(gè)，
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