Навигация
4.5 Применение фоторезисторов
В последние годы фоторезисторы широко применяются во многих отраслях науки и техники. Это объясняется их высокой чувствительностью, простотой конструкции, малыми габаритами и значительной допустимой мощностью рассеяния. Значительный интерес представляет использование фоторезисторов в оптоэлектронике
5.1 Устройство и основные узлы фотоэлектронного умножителя
Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) . очень распространенный и во
многих случаях незаменимый детектор излучения. Он позволяет регистрировать и
предельно слабые и довольно интенсивные потоки. От единиц до 10101012
фотонов в секунду. Постоянная времени . порядка 10–810–10 с, т.е. допускает
весьма высокие частоты модуляции. Может быть размещен на воздухе и в
вакууме. На выходе дает легко измеримый сигнал. Все это с лихвой компенсирует
неудобства, связанные с необходимостью использования высоковольтных блоков питания (0.52.5 кВ) и довольно большими габаритами ФЭУ.
Устройство и основные узлы фотоэлектронного умножителя
Схематичное изображение
устройства ФЭУ.
Пояснения в тексте.
Схема ФЭУ приведена на рис. (этот и некоторые другие рисунки
воспроизведены из [1]). Фотоэлектронный умножитель состоит из фотокатода 1,
катодной камеры 1–3, динодной системы 3–14 и анодного узла 14–16,
размещенных внутри вакуумного объема. Световой поток поглощается
фотокатодом, эмиттирующим в вакуум электроны. В электростатическом поле,
создаваемом электродами катодной камеры, электроны ускоряются и
фокусируются на первый динод (3). Ускоренный первичный электрон способен
выбить с поверхности несколько вторичных, медленных1. Умноженные на первом
диноде, вторичные электроны ускоряются и фокусируются на второй динод.
Далее этот процесс повторяется на всех каскадах и с последнего динода
усиленный электронный поток собирается анодом. Каждый динод работает и
анодом, собирая электроны с предыдущего, и катодом, эмиттируя усиленный
поток. Отсюда и название . динод.
Фотокатод
Конструкция каждого ФЭУ должна обеспечить оптимальные условия
попадания светового излучения на фотокатод (оптический вход ФЭУ), поэтому
применяются различные геометрические расположения фотокатода относительно
оси вакуумной колбы и различные материалы входных окон.
Для регистрации несфокусированного излучения используется торцевой
оптический вход. . В этом случае ПОЛУПРОЗРАЧНЫЙ
ФОТОКАТОД, работающий .на просвет. (излучение попадает на фотокатод со
стороны подложки), формируется при изготовлении в виде тонкой пленки
непосредственно на плоском входном окне. Диаметр фотокатода может
превышать 250 мм, но наиболее широко применяются ФЭУ с диаметрами рабочей
площади от 5 до 50 мм.
Сфокусированные световые пучки можно регистрировать и с фотокатодом
малой площади, в том числе . работающим .на отражение. (излучение попадает
на фотокатод со стороны вакуума). Входное окно при этом располагается или на
торце, или на боковой стенке колбы.
В этом случае мы имеем МАССИВНЫЙ ФОТОКАТОД, формируемый на
металлической, т.е. хорошо проводящей поверхности. Он имеет существенные
преимущества перед полупрозрачным и по эмиссионным свойствам и, главное, по
электрическим. Дело в том, что материал фотокатода . полупроводник с
невысокой и сильно зависящей от температуры проводимостью. Электрод к
полупрозрачному фотокатоду может быть подведен только по периферии, так
что при больших интенсивностях света и соответственно больших токах эмиссии
проводимость вдоль тонкой пленки от периферии к центру может оказаться
недостаточной, особенно если фотокатод придется охлаждать для уменьшения
темнового тока. В массивном фотокатоде ток от металлического электрода к
поверхности течет не вдоль, а поперек слоя и ограничений по величине фототока
практически не возникает.
Катодная камера
Катодная камера ФЭУ образуется поверхностями фотокатода и первого
динода, а также расположенными между ними электродами, форма и
распределение потенциалов на которых определяют ее электронно-оптические
свойства. У неё две функции: вытягивание электронов с фотокатода и
фокусировка их на первый динод. Отсюда и характеристические параметры.
5.2 Принцип работы и режимы использования ФЭУ
Фотоэлектронный умножитель . электровакуумный прибор,
преобразующий поток падающего на него излучения (в ультрафиолетовой,
видимой, ближней инфракрасной областях спектра) в электронный поток в
вакууме, с последующим его усилением. При этом существенно, что усиление
электронного потока происходит в процессе вторичноэлектронной эмиссии.
Шумовые характеристики такого усилителя много лучше, чем у любого
твердотельного (в котором преобразуются электронные потоки внутри твердого
тела), ибо каждый акт появления в потоке нового электрона требует преодоления
энергетического барьера, много превышающего kT. Энергия связи электронов в
твердом теле (термоэлектронная работа выхода) обычно превышает 4 эВ. Для
фотокатодов ФЭУ, работающих в длинноволновой области, разработаны
специальные сложные системы с предельно малой работой выхода, порядка 1 эВ.
Но и это много больше kТ, равного при комнатной температуре ∼ 0.025 эВ.
Похожие работы
... реакция и происходит выделение и осаждение вещества на подложке, а газообразные продукты реакции уносятся потоком газа-носителя. 1.6 Приборы на основе КРТ Краткая справка. В 1959 г. началось развитие исследований твердых растворов Hg1-xCdxTe (HgCdTe) с переменной шириной запрещенной зоны, предоставляющих широкие возможности для создания ИК-детекторов. Технологии выращивания HgCdTe ...
... превышает шумы примерно в 2 раза, составляет для ПЗС около 10-4 лк·с. Фотоприемное устройство на ПЗС можно освещать со стороны затворов (электродов) или с обратном стоны. 3 Приборы с зарядовой связью в оптоэлектронике Одним из важнейших направлений развития оптоэлектроники является создание телевизионной системы на базе интегральных схем, начиная от передающей системы и кончая экраном. ...
... , поворота и масштабирования последовательности кадров, можно строить панорамное изображение, под которым здесь понимается покадровое совмещение изображений последовательности отдельных кадров, получаемой сканированием оптико-электронной системой (ОЭС) интересуемого участка пространства. Алгоритмически задача построения панорамного изображения из нескольких кадров близка к задаче пространственной ...
... планово предупредительных ремонтов: - капитальный – средний – текущий; - капитальный – средний; - текущий - капитальный; - по фактическому состоянию электрооборудования В цехе по ремонту наземного оборудования применяется система планово предупредительного ремонта – текущий - техническое Рассмотрим диагностирование двух видов: по оценке теплового состояния оборудования и по результатам ...
0 комментариев