
- •2. Приемники оптического излучения (5,0 п. Л.)
- •2.1. Принципы действия приемников излучения
- •2.2. Основные параметры и характеристики приемников излучения
- •2.3. Тепловые приемники излучения
- •2.3.2 Теплопередача в приемниках излучения
- •2.3.3. Устройство основных видов тепловых приемников излучения
- •2.3.4. Термоэлектрические приемники излучения
- •2.3.5.1. Матрицы микроболометров?
- •2.3.6. Пироэлектрические приемники излучения
- •2.3.7. Дилатометрические приемники излучения
- •2.3.7.1. Оценка основных величин, характеризующих работу оап
- •2.4. Фотоэлектрические приемники излучения
- •2.4.1. Фотоэмиссионные приемники излучения
- •2.4.1.1.Основные законы фотоэффекта и закономерности фото-
- •2.4.1.3. Фотоэлементы с внешним фотоэффектом (фэ),
- •2.5. Полупроводниковые приемники излучения
- •2.5.1. Фоточувствительные материалы и их оптические свойства
- •2.5.2. Конструктивная схема чувствительного элемента (чэ) приемника
- •2.5.3. Устройство фоторезисторов и фотодиодов
- •2.5.4. Фоторезисторы
- •2.5.4.1. Спектральная характеристика чувствительности фоторезистора
- •2.5.4.2. Собственные шумы и пороговый поток излучения фоторезистора
- •2.5.4.3. Быстродействующие фоторезисторы
- •2.5.5. Фотогальванические приемники излучения
- •2.5.5.1. Фотодиод с гомогенным p-n – переходом
- •2.5.5.2. Фотодиод Шоттки
- •2.5.5.3. Гетерофотодиод с p-n – переходом
- •2.5.6. Лавинные фотодиоды
- •2.5.6.2. Собственные шумы и пороговый поток
- •2.5.6.3. Фотоэлектрические преобразователи
2.3.7.1. Оценка основных величин, характеризующих работу оап
Пусть чувствительный
элемент приемника имеет вид цилиндрической
камеры объемом
см3
(длина
см, площадь поперечного сечения
см2),
заполненной воздухом при атмосферном
давлении с удельной объемной теплоемкостью
Дж/см3
К и
температурным коэффициентом объемного
расширения
К−1.
В соответствии с каноническим
распределением Гиббса [2.9] в состоянии
равновесия при температуре
средняя квадратичная флюктуация
температуры воздуха в объеме камеры
ОАП должна быть равна
,
а соответствующая средняя квадратичная
вариация объема воздуха составит
.
При диаметре индикаторной мембраны
см ее прогиб будет приблизительно равен
,
что приведет к среднему квадратичному
изменению угла отклонения отраженного
от мембраны луча на угол
рад. При расстоянии
см от мембраны до растра соответствующее
поперечное смещение границы света-тени
оптического изображения растра
относительно неподвижного растра на
поверхности конденсора должно составить
.
Если период растра
мкм, то при квадратной апертуре растра
см2
общая площадь смещения растра составит
.
Этому соответствует коэффициент
умножения фотореле равный 400. При мощности
излучения светодиода 10 мВт, т.е.
облученности плоскости растра 2,5 мВт/см2,
и максимальной токовой чувствительности
кремниевого фотодиода
0,1
А/Вт средняя квадратичная вариация
фототока фотодиода составит
.
Такое изменение тока более, чем на
порядок превосходит значение последнего
разряда таких стандартных цифровых
микроамперметров, как например, Ф30.
Оценим пороговый
поток на входе такого ОАП, соответствующий
указанной ранее флюктуации температуры
.
Полагая, что газ в рабочей камере
охлаждается только посредством его
теплопроводности к стенкам камеры,
получим для воздуха приближенно
Вт, а при наполнении рабочей камеры
ксеноном в 5 раз меньше, т.е.
Вт.
Значения параметров последней модели типа ОАП-7 приведены в табл. 2.3 (из проспекта ЛОМО).
Таблица 2.3
Параметр |
Ед. измерения |
Значение |
Входное окно |
- |
CsJ, Полиэтилен |
Область спектральной чувствительности |
мкм |
0,3-50, 15-2000 |
Диаметр приемной площадки |
мм |
6 |
Чувствительность при частоте модуляции 12,5 Гц |
В/Вт |
3,8*105 |
МЭШ |
Вт/Гц1/2 |
10-10 |
Область линейного преобразования |
мкВт |
< 4 |
Постоянная времени |
мс |
< 25 |
Полоса пропускания (регулируемая) |
Гц |
0,01, 0,1, 1 |
2.4. Фотоэлектрические приемники излучения
2.4.1. Фотоэмиссионные приемники излучения
К фотоэмиссионным приемникам излучения относятся: фотоэлементы (ФЭ) - это двухэлектродные высоковакуумные приборы, отличающиеся от других приемников излучения наибольшим быстродействием; фотоэлектронные умножители (ФЭУ) - многоэлекродные (многокаскадные) электронные приборы с внутренним усилением слабого фотоэмиссионного тока посредством вторичной электронной эмиссии, отличающиеся от других приемников наименьшим пороговым потоком и достаточно высоким быстродействием.