S2光電探測器件03.ppt

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1、C2光電探測器件理學(xué)院宋旸2光電探測器件2.1光電探測器的物理效應(yīng)2.2光電探測器的性能參數(shù)2.3外光電效應(yīng)型光電探測器2.4內(nèi)光電效應(yīng)型光電探測器2.5固體成像器件2.6光電探測光源2外光電效應(yīng)型探測器32光電探測器件32.3外光電效應(yīng)型探測器2.3.1光電陰極2.3.2真空光電管2.3.3充氣光電管2.3.4光電倍增管2.3.5微光通道板(通道電子倍增器)42.3.1光電陰極光電發(fā)射體：能夠產(chǎn)生光電發(fā)射效應(yīng)的物體光電發(fā)射體在光電器件中常作為陰極，即光電陰極①光電陰極主要參數(shù)1靈敏度光照靈敏度：在一定的白光(色溫2856K的鎢絲燈)照射下，光電陰極光電流與入射的白光光通量之比

2、，稱白光靈敏度或積分靈敏度。色光靈敏度：在局部波長范圍的積分靈敏度，表示在某些特定波長區(qū)域，陰極光電流與入射光的白光光通量之比?？梢圆捎貌迦氩煌臑V光片來獲得不同的光譜范圍。光譜靈敏度：確定波長的單色光照射時，陰極光電流與入射的單色輻射通量之比52.3.1光電陰極①光電陰極主要參數(shù)2量子效率3光譜響應(yīng)曲線表征光電陰極的光譜靈敏度或量子效率與入射波長的關(guān)系4熱電子發(fā)射光電陰極中有一些電子的熱能有可能大于光電陰極逸出功，產(chǎn)生熱電子發(fā)射62.3.1光電陰極②光電陰極的分類72.3.1光電陰極③常用光電陰極材料1Ag-O-Cs銀氧銫2單堿銻化物3多堿銻化物正電子親和勢(PEA)類型4負(fù)

3、電子親和勢光電陰極(NEA)電子親和勢指的是半導(dǎo)體導(dǎo)帶底部到真空能級間的能量值，它表征材料在發(fā)生光電效應(yīng)時，電子逸出材料的難易程度。電子親和勢越小，就越容易逸出。如果電子親和勢為零或負(fù)值，則意味著電子處于隨時可以脫離的狀態(tài)，用電子親和勢為負(fù)值的材料制作的光電陰極，由光子激發(fā)出的電子只要能擴(kuò)散到表面就能逸出，因此靈敏度極高。82.3.1光電陰極③常用光電陰極材料4負(fù)電子親和勢光電陰極(NEA)(1)量子效率高92.3.1光電陰極③常用光電陰極材料4負(fù)電子親和勢光電陰極(NEA)(2)光譜響應(yīng)率均勻，光譜響應(yīng)向紅外延伸PEA的閾值波長NEA的閾值波長(3)熱電子發(fā)射小與光譜響應(yīng)范圍

4、相同的正電子親和勢的光電發(fā)射材料相比，負(fù)電子親和勢材料的禁帶寬度更寬，因而熱電子不容易發(fā)射(4)光電子能量集中102.3.2真空光電管高壓直流放大陰極R-+光束e陽極絲抽真空真空光電管（又稱電子光電管）由封裝于真空管內(nèi)的光電陰極和陽極構(gòu)成。當(dāng)入射光線穿過光窗照到光陰極上時，由于外光電效應(yīng)，光電子就從極層內(nèi)發(fā)射至真空。在電場的作用下，光電子在極間作加速運(yùn)動,最后被高電位的陽極接收,在陽極電路內(nèi)就可測出光電流，其大小取決于光照強(qiáng)度和光陰極的靈敏度等因素。112.3.2真空光電管中心陰極型：透明窗鍍導(dǎo)電膜，陰極面積小，光照效率低。中心對稱性好，電子運(yùn)動的距離相同，運(yùn)動一致性好，測量光

5、電子的速度分布。122.3.2真空光電管中心陽極型：陰極為半球面結(jié)構(gòu)，中心陽極收集電子。光照面積大，空間電場分布均勻?qū)ΨQ，電子運(yùn)動路徑相同，極間電容小，電子渡越時間一致性好，高頻特性好。缺點(diǎn)是光電子接收特性差,需要較高的陽極電壓132.3.2真空光電管半圓柱陰極型：收光面積大，極間電場均勻性好，電子路徑一致性好。這種結(jié)構(gòu)有利于增加極間絕緣性能和減少漏電流142.3.1真空光電管平行平板型：收光面積大，極間電場均勻性好，光電子從陰極飛向陽極基本上保持平行直線的軌跡。電子路徑一致性好。極間電容大，時間響應(yīng)特性不好。電流信號轉(zhuǎn)變成電壓信號，探測器形成電容，影響電信號的輸出特性。152

6、.3.1真空光電管–主要參數(shù)①光照特性陽極電壓U不變，輻射光譜特性給定，輸出電流I與光輻射功率P的關(guān)系。P太小時：暗電流與信號電流可比，測量輸出信噪比明顯下降。P太大時：光電子補(bǔ)充困難，電子發(fā)射率降低，大電流狀態(tài)下輸入輸出偏離線性響應(yīng)，輸出電流趨于飽和。電流過大，陽極層間電壓下降增大，影響陽極的電荷接收率。162.3.2真空光電管–主要參數(shù)②光譜特性光輻射功率P、陽極電壓U不變，輸出電流I與輻射光譜的關(guān)系。172.3.2真空光電管–主要參數(shù)③伏安特性給定輻射光譜、功率，輸出電流I與陽極電壓V的關(guān)系。①不同的電極結(jié)構(gòu)，有不同的飽和光電流。②對同一光電管，飽和光電流隨入射光通量的增

7、加而增大③對于不同入射波長的光，即使光通量相同，飽和電流也不同。182.3.2真空光電管–主要參數(shù)④時間（頻率）特性輸出信號電壓一般規(guī)定，下降到頻率為探測器的截止響應(yīng)頻率和響應(yīng)頻率。192.3.2真空光電管–主要參數(shù)⑤穩(wěn)定性時間穩(wěn)定性疲勞：長時間連續(xù)使用時靈敏度下降；強(qiáng)光作用靈敏度下降。黑暗中久置，在一定程度上能夠恢復(fù)。衰老：陰極材料分解。真空程度下降，氣壁上氣體釋放。溫度穩(wěn)定性穩(wěn)定。產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的衰老陰極面層電阻增大，靈敏度下降202.3.3充氣光電管充氣光電管（又稱離子光電管）由封裝于充