Фотоперемножувач - ефективність

Підсилення струму залежить від:

Конструкції:іїКількостіі і динодівів

Напруги міжі динодами

Додатково:

Електрони повинніі проходити між кожною парою електродів приблизно за той самий час для того, щоб запобігти спотворенню сигналу

Для цього електроди часто виконуються у вигляді кривих поверхонь

Додаються решіточки та заслони для зменшення часу передавання сигналу та запобігання його спотворенню

Фотоперемножувач - шум

Шум:

Шум е критичним через ефект перемноження

“темнийЙ” струм залежить від потенціалу та температури

I0 = aAT2e E0/kT

a – постійне та залежить від матеріалу A – площа катода

T – абсолютна температура

Фотоперемножувач - шум

Інші джерела шуму:

“дробовий” шум – через коливання струму, спричинені електронами

Шум перемноження через випадкове поширення електронів

Чутливість до магнітних полів. Оскільки

магнітне поле впливає на рухомі заряди, воно

може викривляти траекторії електронів, спотворюючи сигнал.

Фотоперемножувачі – застосування

Використовуються в умовах малої

освітленості, наприклад, у пристроях нічного

бачення

Фотоперемножувачі розміщують у точках фокуса телескопів для бачення слабковидимих об’єктів

Фотоперемножувачі є частиною ширшого класу пристроїв, що носять назву “підсилювачі зображень”, які використовують різноманітні методи підсилення струму

Значною мірою витіснені CCD-пристроями

CCD-пристрої

CCD – charge-coupled device (пристрої з зарядним

зв’язком)

Дуже поширені в оптичних пристроях

Фотокамери

Відеокамериі

Мають подібні до фотоперемножувачів якості, проте вони дешевші, простіші та лають кращу якість

Мала напруга

Достатньо малого випромінюванняі

Кольоровіі зображененя

Побудованіі на напівпровідникахі і

Дуже маленькіі пристрої, що легко інтегруютьсяі

CCD - структура

Виконаніі з провідногоі

матеріалуі

Напівпровідник p- чи n-типу розміщуєтьсяі на поверхніі

Зверху наноситься тонкий шар

оксиду кремніюію

Прозорий шар провідникаі над SiO2i (ворота):

Дозволяє проникнення фотонівів

Мрже мати відповіднийі і до субстрату потенціалі

Така конструкціяія називається

“метал-оксид-напівповідник”і і

(МОН)

CCD - функціонування

Ворота та субстрат формують конденсатор

Вотрота зміщені позитивно відповідно до

субстрату. Зона послаблення в

напівпровіднику робить опір пристрою високим

Всітлове випромінювання проникає через метал та оксид, вивільняючи електрони в зону дефіциту носіїв заряду

Густина зарядів пропорційна

випромінюванню. Заряди притягуються до воріт, проте затримуються в оксиді.

CCD – фнукціонування

Для виміру заряду:

Змістити пристрій зворотньо для того, щоб розрядити його через резистор

Струм через

резистор є прямою мірою інтенсивності світла

CCD – спосіб вимірювання заряду

CCD - 2-D-масиви

Кілька рядів у двовимірному масиві

Нове зображення отримується в кінці кожного сканування

Отриманий сигнал підсилюється, конвертується у цифровий вигляд та використовується для продукування електронного зображення

Зображення потім може бути зображене на матриці

Існують варіації основного процесу:

Можуть використовуватися фільтриі для розділенняі

кольорівів на базовіі компоненти (RGB – Red-Green-Blue)l .

Кожен колірір визначається окремо та становить частину рехультуючого сигналу. Таким чином, кольоровий CCD

міститимеі 3 елементи для кожного пікселяі