Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра электронных приборов (ЭП)

Фотоэлектронные приборы

Отчёт по лабораторной работе по дисциплине

«Вакуумная и плазменная электроника»

Выполнил: Студент гр. 361-2

Реутов К.А.

« » 2023 г.

Проверил: Ассистент кафедры ЭП

Шмидт А. А.

« » 2023 г.

Томск 2023

Введение

Целью настоящей работы является ознакомление с устройством и принципом работы фотоэлектронных приборов – электронного и ионного фотоэлементов и однокаскадного фотоумножителя, освоение методики снятия характеристик и измерения параметров. В работе экспериментально исследуются анодные и световые характеристики фотоэлектронных приборов, определяются интегральная чувствительность, чувствительность по напряжению, а также коэффициент газового усиления, изучается процесс утомления фотокатодов.

2. Описание экспериментальной установки

На рисунке 2.1 приведена общая схема стенда для исследования фотоэлектронных приборов.

Рисунок 2.1 – Общая схема стенда

1. Электронный и ионный фотоэлементы

Электронным называется фотоэлемент (рисунок 2.1.1), в баллоне которого получен высокий вакуум и анодный ток создается только электронами, эмиттируемыми с фотокатода под действием света и достигающими анода, не сталкиваясь с молекулами остаточного газа.

Рисунок 2.1.1 – Электронный фотоэлемент 1 – фотокад; 2 – баллон; 3 – анод

Основными характеристиками электронных фотоэлементов являются: световая, показывающая зависимость фототока от величины светового потока, при постоянном напряжении на аноде, и вольт-амперная, показывающая изменение тока на анод от напряжения между анодом и катодом.

Баллоны ионных фотоэлементов заполняются инертным газом (аргоном) до давления около десятков Паскалей. В этих приборах электроны, двигаясь к аноду, соударяются с молекулами газа. Световая характеристика ионного фотоэлемента нелинейна.

2. Однокаскадный фотоумножитель

Фотоэлектронным умножителем называют электровакуумный прибор, в котором ток фотоэмиссии усиливается за счет вторичной электронной эмиссии. Устройство фотоэлектронного однокаскадного умножителя показано на рисунке 2.2.1.

Рисунок 2.2.1 – Однокаскадный фотоумножитель

Анодная характеристика показывает зависимость анодного тока от напряжения между анодом и катодом. Эмиттерная характеристика выражает зависимость тока анода от напряжения между фотокатодом и эмиттером, при фиксированном напряжении между катодом и анодом. Световая характеристика фотоумножителя линейна. Отклонение от линейности может наблюдаться только при больших освещенностях.

2. Основные расчетные формулы

1. Величина тока фотоэлектронной эмиссии:

I_a  K_F  F

(3.1)

где F - световой поток, лм; K_F

- коэффициент, называемый интегральной

чувствительностью, чувствительность к белому свету.

2. Чувствительность электронного фотоэлемента по напряжению:

K  ^Ia  R

(3.2)

где R_Н

Н _F Н

- сопротивление нагрузки, Ом.

3. Коэффициент газового усиления:

I

K_Г  ^Г

I

(3.3)

где I_Г

- ток в ионном фотоэлементе, А;

нас

^Iнас

- ток насыщения, А.

4. Интегральная чувствительность фотоумножителя:

K_ум  K_F 

где  - коэффициент вторичной эмиссии.

(3.4)