8.Измерительные приемники ои, их классификация и характеристики

Измерение ОИ основано на преобразовании энергии этого излучения чаще всего в электрическую (тепловую, химическую энергию излучение).

Основным элементом приборов измерения ОИ являются приемники. Для измерения ОИ наиболее распространены приемники, основанные на тепловом и фотоэлектрическом действии оптического излучения.

Фотоэлектрические приемники – энергия излучения в которых непосредственно преобразуется в электрическую энергию.По механизму возникновения фотоэффекта приемники делятся на:

1) фотоэлементы с внешним фотоэффектом; 2) фотоэлементы с внутренним фотоэффектом; 3) фотоэлементы в запирающем слое (вентильные фотоэлементы).

Фотоэлементы с внешним фотоэффектом испускают электроны в окружающее пространство под действием поглощенного ими излучения. Принципиальное устройство таких фотоэлементов приведено на рис.1.4.2

К атод – светочувствительный, напылённый (калиевый, сурьмяноцезиевый) слой. Анод – кольцо из тонкой никелированной проволоки.

Фотоэлементы могут быть вакуумные и газонаполненные. В газонаполненных фототок увеличивается за счет ионизации инертных газов в полости колбы. Чувствительность 80 … 120 мкА лм^-1 .

Разновидностью фотоэлементов с внешним фотоэффектом является фотоэлектронные умножители (коэффициент усиления достигает 10⁷(см. рис. 1.4.3).

Ф отоэлемент с внутренним фотоэффектом – внутренний фотоэффект проявляется в изменении проводимости материалов под действием ОИ – полупроводниковое сопротивление под воздействием поглощенной энергии излучения высвобождает электроны из кристаллической решетки. Наиболее распространены селеновые фотоэлементы (германиевые, селен-теллуровые и др.). Чувствительность - 300…750 мкА лм^-1 .

Это фоторезисторы, фототранзисторы (при облучении р-n переходов обратный ток увеличивается).

Фотоэлемент с запирающим слоем. Действие основано на явлении возникновения э.д.с. на электродах прибора при воздействии на него оптического излучения. На границе полупроводника и электрода возникает запирающий слой. При облучении электроны преодолевают запирающий слой и накапливаются на пластине, а обратный их переход невозможен, в результате возникает э.д.с. Эти фотоэлементы не нуждаются в дополнительных источниках питания.

Ч тобы выбрать приемник излучения необходимо знать его характеристики. Основными характеристиками приемников излучения являются: интегральная чувствительность; спектральная чувствительность; вольтамперная характеристика; фотоэлектрические характеристики (I = f(Ф); I = f(Е)); порог чувствительности; постоянная времени; сопротивление и др.

Интегральная чувствительность

q = i / Ф [ Алм^-1] . (1.4.1)

Спектральная чувствительность

q_ = i / Ф_. (1.4.2)

Относительная спектральная чувствительность

. (1.4.3)

Вольтамперная характеристика:

а ) нелинейная б) линейная