Фотоэлектронные приборы

1. Фотоэмиссионный эффект.

При внешнем фотоэффекте, который называют также фотоэмиссионным, падающее излучение вызывает эмиссию электронов с поверхности материала фотокатода в окружающее пространство. Для фотоэмиссионных детекторов известен ряд способов усиления фотоэмиссии. Применения фотоэмиссионного эффекта весьма многочисленны. Вакуумные фотоприемные трубки, содержащие только фотокатод и анод, применяются для регистрации очень быстрых процессов. Газонаполненные приборы, имеющие высокий коэффициент внутреннего усиления из-за лавинной ионизации газа, могут использоваться без внешнего усилителя. Оптропы на основе фотоэмиссионного эффекта нашли применение в передающих телекамерах. Широко распространены фотоумножители. В них электроны, освобожденные из фотокатода в результате поглощения квантов света, испытывают соударения с последовательно расположенной системой электродов (динодов), на которые подано злектрическое смещение, и вызывают появление вторичных электронов. Таким образом, каждый электрон, попавший на динод, инициирует появление одного или более вторичных электронов, что приводит к усилению первичного фотосигнала. Одной из модификаций фотоумножителя является фотоприемная трубка, внутренняя поверхность которой обладает способностью эмиттировать вторичные электроны, а электрическое смещение приложено по всей длине трубки. Электроны, пересекающие внутренний объем такой трубки, испытывают повторные соударения со стенками, что вызывает появление лавины вторичных электронов. Разработаны методы создания порядка миллиона каналов на фоточувствительной площадке размером в один дюйм. Такие приборы с фотоэмиттирующей поверхностью используются для получения изображения в условиях слабого освещения, например, ночью.

2. Применение и преимущества фотоэмиссионных приемников.

Применение фотоэмиссионных приборов наиболее предпочтительно в следующих основных областях:

1. Прием слабых сигналов - с малой общей интенсивностью или рассеянных в оптической фокальной плоскости.

2. Регистрация низкоуровневых сигналов с высоким временным разрешением.

3. Достижение высокого пространственного разрешения информации(изображения).

Конкуренция других типов фотоприемников при решении этих задач минимальна.

Основное преимущество фотоэмиссионных приемников перед другими фотоприемниками заключается в легкости, с которой могут быть достигнуты высокое временное разрешение, большой коэффициент усиления и низкий уровень шумов усилителя при использовании электронного умножения. По некоторым важным эксплуатационным параметрам этот способ усиления сигнала превосходит способы внешнего усиления, которые могут быть использованы в других пороговых ФП, за исключением лавинного усиления, реализуемого в некоторых полупроводниковых приборах.

Второе важное преимущество фотоэмиссионных приборов заключается в легкости, с которой можно изготовить однородные приемные площадки большого размера. Такие чувствительные поверхности важны и для простых фотоумножителей и абсолютно необходимы для современных преобразователей изображения, включая усилители яркости и передающие трубки со считыванием сканирующим электронным лучом.

Электронно-лучевая система опроса приводит к третьему важному преимуществу фотоэмиссионных приборов, а именно, к предельно высокой плотности приемных (чувствительных) элементов, что позволяет реализовать высокое пространственное разрешение изображения. Такое разрешение трудно получить с помощью дискретных устройств или интегральных полупроводниковых приборов.

Остальные передающие приборы со считыванием электронным лучом с полуизолирующих накапливающих заряд поверхностей или диодных матриц работают подобно сканирующим фотоэмиссионным устройствам, конкурируют с ними и превосходят их в некоторых применениях.