- •В. К. Усачев в. М. Чернов Лабораторный практикум по физической электронике
- •Лабораторная работа № 1 определение параметров многоэлектронных ламп введение
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработки результатов
- •П ринцип действия релаксационного генератора на тиратроне
- •Порядок выполнения работы
- •Упражнение 1 снятие пусковой характеристики
- •Упражнение 2 определение экспериментальной зависимости периода колебании от напряжения на сетке
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Описание лабораторной установки
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемойлитературы
- •Лабораторная работа № 6 определение характеристик фотоэлектронного умножителя
- •Описание установки
- •Порядок внполнения работы
- •Обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемой литературы
- •Лабораторная работа № 7 изучение температурной зависимости сопротивления полупроводников и определение энергии активации
- •Описание метода и установки
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемой литературы
- •Лабораторная работа № 8 изучение явления термо-э.Д.С. В металлах и полупроводниках
- •Описание установки
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемой литературы
- •Содержание
- •454021 Челябинск, ул. Братьев Кашириных,129
- •451021 Челябинск, ул. Молодогвардейцев, 57б
Описание установки
В лабораторной установке исследуется фотоэлектронный умножитель ФЭУ-35 с полупрозрачным сурьмяно-цезиевым фотокатодом. Область максимальной чувствительности данного ФЭУ находится в диапазоне 0.38-0.42 мкм. ФЭУ-35 имеет фотокатод диаметром 25 мм и восемь динодов.
Схема включения ФЭУ в лабораторной работе представлена на рис 1.
В качестве нагрузки ФЭУ в цепь анода включено сопротивление R = 51 кОм. Ток анода определяется по падению напряжения на анодном сопротивлении.
Анодная чувствительность ФЭУ есть отношение тока анода к величине свет ового потока и определяется в светотехнических единицах А/лм.
Чтобы определить чувствительность ФЭУ, необходимо знать световой поток, падающий на фотокатод. Источником светового потока в лабораторной установке являются светодиоды АЛ102, излучающие на длине волны 0.69 мкм. Сила света, излучаемая светодиодом АЛ102ГМ, известна, силу света другого светодиода необходимо определить в лабораторной работе.
Сила света I есть отношение величины светового потока к величине телесного угла, в котором распространяется данный поток:
.
Единицей измерения силы света является кандела (кд). Кандела - это сила света, при которой в телесном угле в один стерадиан в данном направлении излучается мощность 1.464 мВт при длине волны источника излучения 555 нм ( ).
За единицу светового потока в светотехнических единицах принимается люмен (лм). Люмен - это поток внутри угла в один стерадиан при силе света в одну канделу.
Чувствительность человеческого глаза при одинаковой энергетической мощности светового потока различна для различных длин волн. Зависимость чувствительности глаза от длины волны называется световой эффективностью или световой видностью V ,
,
где - световой поток, т.е. оцениваемая нашим глазом мощность, выраженная в люменах,
- полный поток излучения, выраженный в ваттах. Максимальная чувствительность глаза приходится на длину волны 555 нм. Световая эффективность этой длины волны равна
.
Относительной световой эффективностью К называется отношение световой эффективности излучения любой другой волны к
.
На рис.2 приведена кривая спектральной чувствительности глаза для относительной световой эффективности.
Световая эффективность позволяет перевести светотехнические единицы измерения в энергетические (канделы в ватты).
Излучение светодиода характеризуется также диаграммой направленности, которая показывает зависимость силы света от угла, под которым ведется наблюдение. В справочных данных приводится сила света , излучаемая светодиодом в направлении, перпендикулярном плоскости излучающего кристалла светодиода.
Диаграмма направленности светодиодов АЛ102. взятая из справочника, приведена на рис.3.
П редставленная диаграмма направленности аппроксимируется выражением
.
Световой поток, падающий на фотокатод зависит от расстояния светодиода до фотокатода и от площади фотокатода. Размеры и относительное расположение фотокатода и светодиода в лабораторной установке представлены на рис.4.
Т елесный угол - это отношение вырезанной конусом на сфере площади к квадрату радиуса этой сферы .
Соответственно элемент телесного угла , в котором распространяется световой поток, будет .
Выразим элемент телесного угла через угол и элемент . Для этого рассмотрим рис.5.
И з рисунка находим:
;
.
Определим теперь световой поток, падающий на фотокатод, учитывая, что согласно диаграмме направленности сила света фотодиода зависит от угла распространения света.
Элемент светового потока равен
.
Полный световой поток падавший на фотокатод определим интегрированием по углу .
.
Сила света излучаемая светодиодом зависит от прямого тока через светодиод. Для светодиода АЛ1102ГМ сила света известна и равна мкд ( кд) при токе 10 мА.
Сила света другого светодиода определяется по измерениям, проводимым в лабораторной работе. Длина волны излучаемая светодиодами равна 0.69 мкм.