Приймачі випромінювання (стр. 2 из 4)

Постійна часу термоелементів різних типів знаходиться в діапазоні від частки секунди до декількох десятків мілісекунд.

Перевагою термоелементів є порівняно малий поріг чутливості, що дозволяє реєструвати випромінювання малопотужних джерел, до недоліків відносяться велика інерційність, мале значення власного опору, що ускладнює узгодження термоелемента з підсилювачем, і складність конструкції високочутливих термоелементів.

Широке застосування в оптико-електронних приладах, особливо діючих в довгохвильовій ІЧ-області спектра, отримали болометри. У залежності від матеріалу чутливого шара розрізнюють болометри металеві і напівпровідникові. Матеріалами для металевих болометрів служать тонкі плівки золота, нікеля, вісмуту. Напівпровідникові болометри (термістори) виготовляють з оксидів марганця, кобальту, нікеля, а також з германію і сурми.

Рисунок 2- Мостова схема

Звичайно болометри включають по мостовій схемі (рис. 2), що дозволяє усунути вплив зміни температури навколишнього середовища. Болометр

використовується для реєстрації потоку випромінювання, а болометр є компенсаційним. При зміні зовнішніх умов опори обох болометрів змінюються однаково, і рівновага моста зберігається. При надходженні потоку випромінювання на болометр рівновагу моста порушується і виникає сигнал

,

де - напруження живлення; і - опори навантаження і болометра відповідно.

Рисунок 3- Характеристики відносної спектральної чутливості

Інтегральна чутливість металевих болометров складає одиниці і десятки вольт на ват, а напівпровідникових десятки і сотень вольт на ват. Поріг чутливості металевих болометрів досягає

Вт, напівпровідникових - Вт. Болометри, як і термоелементи, характеризуються великою інерційністю: постійна часу складає від декількох мілісекунд до частки і одиниць секунд. Перевагою болометрів є невеликий поріг чутливості, що дозволяє реєструвати зміну температури до . Болометр можна перетворити в селективний приймач, вмістивши перед ним оптичний фільтр.

Фотоелектричні приймачі. Дія фотоелементів, фотоелектронних помножувачів, електронно-оптичних перетворювачів основано на використанні зовнішнього фотоефекту, при якому електрони випускаються з поверхні чутливого шара при падінні на нього потоку випромінювання. Під впливом прикладеного напруження електрони, емітовані фоточутливим шаром (фотокатодом), прямують до анода, утворюючи фотострум. Конструктивно фотоелемент являє собою вакуумований скляний балон діаметром

мм, на внутрішній частині поверхні якого нанесений фотокатод. Анодом служить металеве кільце, розташоване в центрі балона. Матеріал фотокатода визначає область спектральної чутливості фотоелемента. Характеристики відносної спектральної чутливості деяких фотокатодів наведені на рис. 4. Основні характеристики фотоелементів визначаються по впливу на них світлового потоку еталонного джерела ( ). Інтегральна чутливість різних фотоелементів становить декілька десятків мікроампер на люмен. Для підвищення інтегральної чутливості первинний фотострум посилюють шляхом іонізації інертного газу, яким заповнений балон (газонаповнені фотоелементи типу ЦГ).

Поріг чутливості фотоелемента визначається темновим струмом, що виникає в ланцюгу при відсутності опромінення фотокатода. Для різних фотоелементів темновой струм складає

А. Постійна часу фотоелементів залежить в основному від часу прольоту електронів від катода до анода ( с) і часу перехідного процесу в ланцюгу фотоелемента.

Таблиця 1- Параметри деяких фотоелементів

Фотоелемент	Тип фотокатода	Позначення спектральної характеристики	Діапазон спектральної чутливості, мкм	Положення максимуму спектральної чутливості, мкм	Робоче напруження, В	Інтегральна чутливість, мкА/лм	Темновий струм, А	Площа фотокатода, см?
Ф-1Ф-5Ф-6Ф-8	Sb-CsAg-O-CsBi-Ag-CsSb-Cs	C3C1C7C2	0,215-0,600,60-1,100,32-0,750,40-0,60	0,38-0,050,80-0,100,50-0,100,45-0,05	1003030150	1001570105		35,4155
Ф-9Ф-22	Sb-K-Na-CsSb-K-Na-Cs	C11	0,30-0,85	0,43-0,05	100	18580		95,3
ЦГ-4	Ag-O-Cs	C1	0,60-1,10	0,80-0,10	240	200		11

Параметри деяких фотоелементів наведені в табл. 1. Фотоелементи типу Ф-8 використовують для реєстрації сфокусованих потоків випромінювання, фотоелементи типу Ф-6, Ф-9 застосовують при фізичних дослідженнях для прийому несфокусованних потоків випромінювання, фотоелементи типу Ф-1, Ф-6, Ф-9 служать для вимірювань невеликих потоків випромінювання. Імпульсні фотоелементи типу Ф-22 використовуються для реєстрації наносекундних імпульсів лазерів.

Велику в порівнянні з фотоелементами інтегральну чутливість мають фотоелектронний помножувач (ФЭУ), в яких струм фотокатода посилюється внаслідок повторної емісії електронів на проміжних електродах (дінодах), розташованих між катодом і анодом. Коефіцієнт посилення досягає ФЕУ.

Спектральні характеристики фотокатодів ФЕУ такі ж, як і у фотоелементів. Порогова чутливість ФЕУ вище, ніж порогова чутливість фотоелементів. Останнім часом широко використовуються жалюзійні (дінодна система у вигляді жалюзі) і канальні (дінод у вигляді трубки) ФЕУ. Жалюзійні ФЕУ, що мають широкий діапазон лінійності світлової характеристики, застосовуються для вимірювання порогових потоків (типу 112, 114), в телебаченні і фототелеграфії (типу 15А), в спектрофотометрії (типу 49, 94), фотометрії (типу 91, 114), Уф- і ІЧ-спектрометрії (типу 57, 112), для реєстрації випромінювання лазерів (типу 83, 114).

Таблиця 2- Параметри деяких типів ФЕУ

Тип	Позначення спектральної характеристики	Діапазон спектральної чутливості, мкм	Число каскадів посилення	Анодна чутливість, А/лм (при напрузі В)	Поріг чутливості, лм/Гц½	Темновий струм ФЭУ, А	Діаметр фотокатода, мм	Габаритні розміри, мм
								Діаметр	Довжина
ФЭУ-15АФЭУ-49ФЭУ-57ФЭУ-83ФЭУ-91	С5С8-С1С6	0,3-0,750,3-0,850,23-0,350,4-1,20,34-0,65	12	40 (1700)100 (1800)2000 (1700)10 (1500)30 (1700)	---		20150402425	36171523540	100202110119180
ФЭУ-94ФЭУ-112ФЭУ-114	С8--	0,36-0,850,23-1,10,25-0,85	111414	10 (1300)10 (1500)30 (1400)	-		100510	13022,522,5	1809090

До приймачів, дія яких основана на використанні зовнішнього фотоеффекту, відноситься дисектор, що забезпечує електронне сканування великих областей простору предметів при малому миттєвому кутовому полі приладу.