2.3 Дисциплина “источники и приемники излученИй”

Вопросы

1. Основные законы равновесного теплового излучения

2. Классификация приемников излучения, принципы действия различных приемников

3. Реализация моделей АЧТ, их назначение, области применения

4. Параметры и характеристики приемников излучения, их определения

5. Условия существования равновесного теплового излучения

6. Абсолютная и относительная, монохроматическая и интегральная чувствительности приемника излучения; их определения, физический смысл, назначение

7. Неселективные и селективные излучатели, их реализация, применения

8. Процессы теплопередачи в приемниках излучения, виды теплопередачи, их закономерности

9. Классификация источников излучения, принципы действия различных типов источников

10. Излучательный, кондуктивный и конвективный теплообмен, их роль в приемниках излучения, расчет

11. Энергетический баланс в различных видах источников излучения

12. Теплофизические параметры приемников излучения, их роль в работе приемников и влияние на свойства различных приемников излучения

13. Лампы накаливания (ЛН): вакуумные, газонаполненные, галогенные ЛН;

14. Уравнение теплового баланса приемника; величины его составляющие, их физический смысл; нарушение и восстановление теплового баланса

15. Достоинства и недостатки современных ЛН по сравнению с разрядными, люминесцентными и инжекционными источниками

16. Физические процессы, лежащие в основе работы болометрического и фоторезистивного приемников излучения

17. Разрядные источники излучения, их виды, сравнение с тепловыми источниками

18. Физические процессы, лежащие в основе работы термоэлектрического и фотогальванического приемников излучения

19. Излучение плазмы газового разряда: элементарные процессы излучения в плазме, особенности излучения разрядных ламп низкого (НД) и высокого (ВД) давления

20. Фотоэмиссионные приемники излучения, их виды, устройство, особенности, роль в современной электронике

21. Люминесценция, виды люминесценции; основные различия люминесцентного и теплового излучения; люминесцентные источники излучения

22. Влияние температуры на работу приемников излучения; охлаждение (глубокое охлаждение) тепловых и фотоэлектрических приемников излучения, цель охлаждения

23. Инжекционные электролюминесцентные источники излучения, их принцип действия, устройство, материалы, основные параметры и характеристики

24. Физические причины собственных шумов приемников излучения, фундаментальные шумы приемников излучения, их расчет

25. Тепловые, разрядные, люминесцентные и инжекционные источники излучения; их сравнение

26. Физические причины собственных шумов приемников излучения, фундаментальные шумы приемников излучения, их расчет

27. Энергосберегющие источники излучения, их виды

28. Многоэлементные приемники излучения, их виды, принципы действия, устройство, назначение

Задачи

Задача 1. Если относительные монохроматические чувствительности двух приемников излучения на данной длине волны отличаются в известное число раз (например, в 5 раз), то достаточно ли это знать, чтобы определить монохроматическую чувствительность этих приемников в абсолютных единицах на данной длине волны. Если недостаточно, то укажите те параметры приемников, которые необходимо знать для решения задачи. Докажите это выводом формул и примером расчета.

Задача 2. Если относительные монохроматические чувствительности двух приемников излучения на данной длине волны отличаются в известное число раз (например, в 5 раз), то достаточно ли это знать, чтобы определить значения максимальной монохроматической чувствительности этих приемников в абсолютных единицах. Если недостаточно, то укажите те параметры приемников, которые необходимо знать для решения задачи. Докажите это выводом формул и примером расчета.

Задача 3. Дайте определение, объясните физический смысл, назначение и предельные значения коэффициента использования потока излучения данного источника данным приемником, т.е. эффективности согласования спектров излучения источника и фоточувствительности приемника. Оцените коэффициент использования при идентичности указанных спектров (как функций спектрального распределения, так и их границ).

Задача 4. Что такое избыточная температура теплового приемника? От каких величин она зависит и что, в свою очередь, определяет? Из каких соображений можно рассчитать избыточную температуру теплового приемника, воспринимающего немодулированный во времени поток излучения, модулированный по гармоническому закону поток излучения и одиночный короткий импульс излучения (в последнем случае потерями мощности приемником можно пренебречь). Оцените избыточную температуру в указанных режимах работы приемника, выбрав для примера хорошо знакомые Вам приемники и удобные значения их параметров.

Задача 5. Что такое неравновесная концентрация свободных носителей заряда? Вследствие каких процессов она возникает и какие процессы ее определяют? Из каких соображений можно определить неравновесную концентрацию свободных носителей заряда в однородном изотропном полупроводнике (например, в чувствительном элементе (ЧЭ) фоторезистора (ФР)). Рассчитайте установившееся значение концентрации фотоносителей в объеме ЧЭ ФР, на поверхность которого нормально падает параллельный равномерно распределенный по поверхности монохроматический поток излучения в области собственного поглощения полупроводника. Рассеянием излучения в объеме ЧЭ можно пренебречь.

Задача 6. Дайте характеристику теплового излучения по сравнению с другими видами электромагнитного излучения; охарактеризуйте условия возникновения и свойства равновесного теплового излучения; назовите и объясните основные законы равновесного излучения, укажите важнейшие следствия нарушения термодинамического равновесия между излучением и излучающим его телом.

Задача 7. Укажите и объясните основные свойства и условия возникновения неравновесного теплового излучения. Имеется ли возможность рассчитывать лучистый теплообмен между телами в отсутствие термодинамического равновесия между ними? Какие условия должны при этом соблюдаться?

Задача 8. Что такое тепловая проводимость тела? Каковы различия и что общего между тепловыми проводимостями тела, обусловленными: конвекцией, кондуктивной теплопередачей и лучистым теплообменом? Могут ли указанные тепловые проводимости (или соответствующие им тепловые сопротивления) зависеть от температуры тела, температуры окружающей среды, размеров тела, расстояния между телами, свойств среды между телами, каких-либо других причин? Приведите конкретные примеры.

Задача 9. Что такое уравнение теплового баланса в применении к источнику и приемнику излучения? Объясните величины, которые его составляют. Каков их физический смысл? Можно ли нарушить тепловой баланс? Как это можно сделать? Что может быть следствием этого нарушения? Возможно ли нарушение теплового баланса без изменения температуры тела?

Задача 10. Изложите принципы действия тепловых и фотоэлектрических приемников излучения и объясните на конкретных примерах важнейшие различия между ними.

Задача 11. Назовите и объясните главные физические процессы, лежащие в основе работы термоэлектрических и фотогальванических приемников излучения; болометрических и фоторезистивных приемников излучения.

Задача 12. В чем заключаются принципиальные различия фоторезистивного и фотогальванического приемников излучения (или фотодиода); фоторезистивного и болометрического приемников излучения?

Задача 13. С какой целью охлаждают (или глубоко охлаждают) приемники излучения? Приведите примеры охлаждения как тепловых, так и фотоэлектрических приемников излучения. В чем могут заключаться преимущества и недостатки приемников при их охлаждении?

Задача 14. Назовите, дайте определение и укажите назначение основных параметров и характеристик приемников излучения.

Задача 15. Могут ли абсолютная монохроматическая чувствительность приемника излучения или его интегральная чувствительность зависеть от свойств падающего на приемник потока излучения?