光電檢測技術及系統(tǒng)實驗指導書

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1、實驗系統(tǒng)的組成系統(tǒng)由光電器件（光電倍增管、光電池等)、光電探測器測試暗箱、工作電源（鹵鎢燈電源、光電倍增管電源等）、電流電壓轉換及放大濾波電路、標準A光源穩(wěn)流電源、PSD位置傳感器實驗裝置、照度計、計算機等組成?？赏瓿蓪嶒烅椖坑泄夥綔y器件的應用電路及其特性測量、光電導探測器的應用電路及其特性測量、光電倍增管的應用電路及特性測試、位置靈敏探測器（PSD）、典型光電測量系統(tǒng)的設計、數(shù)據(jù)采集卡及信號頻譜分析。部分實驗儀器介紹如下：1．測試暗箱光電探測器測試暗箱如圖1所示：暗箱分上下兩層。50W/12V鹵

2、鎢燈發(fā)射出光經(jīng)過中性小孔減光盤后，由漫透射板出射均勻的漫透射光，光照射到半導體光電傳感器或通過反光鏡、漫反射板、小孔最后照射到光電倍增管。圖1光電探測器測試暗箱減光盤共有八檔，減光盤刻度位置在3時出光最大，而后各檔的以此衰減，詳見表一。減光盤刻度32107654衰減倍率約×1×1/2×1/4×1/8×1/16×1/32×1/64黑2工作電源電源主要有三部分組成：分別是鹵鎢燈電源、光電倍增管電源、測量電路工作電源。12．1鹵鎢燈電源在科學研究和工業(yè)生產(chǎn)中，凡涉及輻射量和光度量的測試工作，如光源的發(fā)光強

3、度、光通量、光探測器的光譜靈敏度、物體的光度性質以及測光儀器的檢測和標定等，一般都要使用標準光源作為測試依據(jù)。標準光源包括兩部分：標準燈和與之配套的專用電源。標準燈是經(jīng)過精心制作和檢驗的優(yōu)質燈，經(jīng)國家計量部門標定并發(fā)給相應檢定數(shù)據(jù)和測試證書的方能作為標準燈使用。而標準燈專用電源應確保標準燈的發(fā)光強度的穩(wěn)定性和準確性，提供相應穩(wěn)定和準確的電流和電壓。只有兩者極佳的配合，才能獲得最佳的標準光源的效果。光電檢測技術及系統(tǒng)實驗中用到光源，對于光電器件的光照特性的測試，穩(wěn)定的光源至關重要。鹵鎢燈發(fā)光強度的穩(wěn)定

4、性和準確性除了與其本身質量有關外，還取決于供電電源的穩(wěn)定性和準確性。電源的參數(shù)對于標準燈發(fā)光強度的影響可由下式體現(xiàn)：1）工作電壓對發(fā)光強度的影響：dI/I=3.6dU/U(1)式中dI/I為發(fā)光強度的變化；dU/U為工作電壓的變化，若要求發(fā)光強度dI/I≤0.005，則dU/U≤0.0014。2）工作電流對發(fā)光強度的影響：dI/I=6di/i(2)式中di/i為電流的變化。若要求發(fā)光強度變化dI/I≤0.005，則di/i≤0.00083。上述結果表明工作電流的變化對發(fā)光強度更靈敏，因此給鹵鎢燈供電

5、時，采用穩(wěn)流電源供電比穩(wěn)壓電源供電更合理和更優(yōu)越。對鹵鎢燈來講，除應采用穩(wěn)流源供電外，在使用中還切忌電壓（或電流）沖擊。所謂電壓（電流）沖擊，是指突然給燈絲施加不超過損壞程度的較高電壓（電流）。因為燈絲在通電時產(chǎn)生熱膨脹，斷電時產(chǎn)生收縮，如工作電壓或電流突然施加變化，燈絲受到?jīng)_擊其機械結構發(fā)生變化，這是影響燈的穩(wěn)定性及壽命的重要因素之一。所以，鹵鎢燈工作時應逐漸地從零電流或零電壓增加。關機時，也應逐漸降低電流或電壓，然后再關電源。在實際應用時通常規(guī)定開機15秒~25秒鐘，電流（或電壓）從零到達額定值

6、。關機時也是一樣。這樣可避免過急的熱脹冷縮給燈絲造成的損壞。這對延長燈的壽命有著重要的作用。該電源是為50W鹵鎢燈供電而研制，操作步驟如下（1）、通過電纜線連接電源至鹵鎢燈，壓入啟動開關，開電源開關，電流由O慢慢升高，約25秒到設定值。設定值可通過電流調節(jié)電位器設定。穩(wěn)定后電流調節(jié)至3.5~4.00A。2（2）、關機前，彈出啟動開關，電流由設定值慢慢下降至O,然后關電源。注意：電源輸出端絕對不能短路，否則電源功率管將燒壞，請千萬注意。2.2光電倍增管電源光電倍增管的供電方式有兩種，即負高壓接法，（陰

7、極接電源負高壓，電源正端接地）和正高壓接法（陽極接電源正高壓，電源負端接地）。負高壓接法的優(yōu)點是便于與后面的放大器連接，并且可以直流輸出信號，也可以交流輸出信號，操作安全方便，缺點在于因玻殼的電位與陰極電位接近，屏蔽罩應至少離開管子玻殼1~2mm，使系統(tǒng)的外形尺寸增大，否則由于靜電屏蔽的寄生影響，暗電流與噪聲都會增大。正高壓接法的優(yōu)點是可使屏蔽光、磁、電的屏蔽罩直接與管子外殼相連，因而屏蔽效果好，暗電流小，噪聲水平低，由于陽極處于正高壓，會導致寄生電容大，如果直流輸出，要求傳輸電纜能耐高壓，而且后級

8、的直流放大器也處于高電壓，這樣會產(chǎn)生一系列的不便，如果是交流輸出，則需通過耐高壓、噪聲小的隔直電容。實驗采用負高壓電源，通過電位器調節(jié)輸出電壓，調節(jié)范圍0～－1000V。注意：電源輸出端切勿短路，高壓切勿觸摸接線端子。2.3測量電路工作電源在設計時考慮到實驗平臺的通用性，設計提供+/-5V、+/-12V、+/-15V及+/-1.25～+/-35伏可調式穩(wěn)壓源以滿足各個實驗對電源電壓的不同要求。由于集成穩(wěn)壓器件7800/7900系列電路已極其成熟，并且其性能指標（額定電