光譜用光電探測(cè)器介紹_百度文庫解析

1、光譜用光電探測(cè)器介紹（卓立漢光光探測(cè)器按照工作原理和結(jié)構(gòu)，通常分為光電探測(cè)器和熱電探測(cè)器，其中光電 探測(cè)器包括真空光電器件（光電倍增管等 和固體光電探測(cè)器（光電二極管、光導(dǎo)探測(cè) 器、CCD等。光電倍增管（PHOTOMULTIPLIER TUBES，PMT光電倍增管（PMT是一種具有極高靈敏度的光探測(cè)器件，同時(shí)還有快速響應(yīng)、 低噪聲、大面積陰極（光敏面等特點(diǎn)。典型的光電倍增管，在其真空管中，包括光電發(fā)射陰極（光陰極和聚焦電極、電子倍增極和電子收集極（陽極的器件。當(dāng)光照射光陰極，光陰極向真空中激發(fā)出 光電子。這些光電子按聚焦極電場(chǎng)進(jìn)入倍增系統(tǒng)，通過進(jìn)一步的二次發(fā)射得到倍增 放大；放大后的電子被陽極

2、收集作為信號(hào)輸出（模擬信號(hào)輸出。因?yàn)椴捎昧硕伟l(fā) 射倍增系統(tǒng)，光電倍增管在可以探測(cè)到紫外、可見和近紅外區(qū)的輻射能量的光電探 測(cè)器件中具有極高的靈敏度和極低的噪聲。從接受入射光方式上來分，光電倍增管有側(cè)窗型 （Side-on和端窗型（Head-on兩 種結(jié)構(gòu)。側(cè)窗型的光電倍增管，從玻璃殼的側(cè)面接收入射光，而端窗型光電倍增管是從 玻璃殼的頂部接收入射光。通常情況下，側(cè)窗型光電倍增管價(jià)格較便宜，并在分光 光度計(jì)和通常的光度測(cè)定方面有廣泛的使用。大部分的側(cè)窗型光電倍增管使用了不 透明光陰極（反射式光陰極和環(huán)形聚焦型電子倍增極結(jié)構(gòu)，這使其在較低的工作電 壓下具有較高的靈敏度。端窗型（也稱作頂窗型 光電倍

3、增管在其入射窗的內(nèi)表面上沉積了半透明光陰極 （透過式光陰極，使其具有優(yōu)于側(cè)窗型的均勻性。端窗型光電倍增管的特點(diǎn)還包括 它擁有從更大面積的光敏面（幾十平方毫米到幾百平方厘米的光陰極。端窗型光電 倍增管中還有針對(duì)高能物理實(shí)驗(yàn)用的，可以廣角度捕集入射光的大尺寸半球形光窗 的光電倍增管。由于外加電壓的變化會(huì)引起光電倍增管增益的變化，對(duì)輸出的影響很大，因此 對(duì)供給光電倍增管的工作電源電壓要求較高，必須有極好的穩(wěn)定性。卓立漢光的 HVC系列高壓穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)定性能達(dá)到 ）.03%/h，非常適合作為光電倍增管高 壓電源。同時(shí)需要注意的是，由于光電倍增管增益很大，一般情況不允許加高壓時(shí)暴露 在日光下測(cè)量可見光

4、，以免造成損壞，作為光探測(cè)器使用時(shí)，需要將光電倍增管進(jìn) 行密封。卓立漢光所提供的光電倍增管封裝嚴(yán)格按照要求進(jìn)行封裝，保證客戶的正 常安全使用。另外，光電倍增管受溫度影響很大，降低光電倍增管的使用環(huán)境溫度可以減少 熱電子發(fā)射，從而降低暗電流。特別是在使用長波 （近紅外波段，俗稱紅敏 光電倍增管時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制光電倍增管的環(huán)境溫度。此外，大多數(shù)的光電倍增 管會(huì)受到磁場(chǎng)的影響。磁場(chǎng)會(huì)使電子脫離預(yù)定軌道而造成增益的減少。因而影響到 光電倍增管的工作效率。因此，光電倍增管的封裝要特別注意進(jìn)行電磁屏蔽；卓立 漢光提供的光電倍增管均進(jìn)行了有效地電磁屏蔽。光電二極管（Photodiode光電二極管的工作原理主

5、要基于光生伏特效應(yīng)。光生伏特效應(yīng)是半導(dǎo)體材料吸收光能后，在PN結(jié)上產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)。光電導(dǎo)探測(cè)器（Photoconductive Detector光電導(dǎo)探測(cè)器是利用半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種光探測(cè)器件。所謂光電導(dǎo)效應(yīng)，是指由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率改變的一種物理現(xiàn)象。 通常，凡禁帶寬度合適的半導(dǎo)體材料都具有光電效應(yīng)。但是制造實(shí)用性器件還要考 慮性能、工藝、價(jià)格等因素。常用的光電導(dǎo)探測(cè)器材料在射線和可見光波段有： CdS、CdSe、CdTe、Si、Ge 等；在近紅外波段有：PbS、PbSe、InSb、HgO.75CdO.25Te 等;在長于 8 卩 m波段有:Hg1-xCdxTe、PbxS

6、n1-x、Te、Si 摻雜、 Ge摻雜等；CdS、CdSe、PbS等材料可以由多晶薄膜形式制成光電導(dǎo)探測(cè)器?？梢姽獠ǘ蔚墓怆妼?dǎo)探測(cè)器極少用于光譜探測(cè)，通常稱為光敏電阻。故卓立漢 光采用的可見光波段的光探測(cè)器通常為 PMT和光電二極管。紅外波段的光電導(dǎo)探測(cè)器 PbS、Hg1-xCdxTe的常用響應(yīng)波段在13叩、3 5ym、814 m三個(gè)大氣透過窗口。由于它們的禁帶寬度很窄，因此在室溫下，熱 激發(fā)足以使導(dǎo)帶中有大量的自由載流子，這就大大降低了對(duì)輻射的靈敏度。響應(yīng)波 長越長的光，電導(dǎo)體這種情況越顯著，其中13卩、波段的探測(cè)器可以在室溫工作（靈敏度略有下降。35波段的探測(cè)器分三種情況：1、在室溫下工作

7、，但靈敏度大大下降，探測(cè)度一般只有17X108cm-Hz/W; 2、熱電致冷溫度下工作（約- 60C，探測(cè)度約為109 cm Hz/W; 3、77K或更低溫度下工作,探測(cè)度可達(dá)1010 cmHz/W以上。814ym波段的探測(cè)器必須在低溫下工作，因此光電導(dǎo)器件通常 需要在制冷條件下使用。紅外探測(cè)器的時(shí)間常數(shù)。PbS探測(cè)器時(shí)間常數(shù)一般為50500y s HgCdTe探 測(cè)器的時(shí)間常數(shù)在10-610-8S量級(jí)。紅外探測(cè)器有時(shí)要探測(cè)非常微弱的輻射信 號(hào)，例如10-14 W ;輸出的電信號(hào)也非常小，因此要有專門的前置放大器。熱釋電探測(cè)器（Pyroelectric Detector熱釋電型紅外探測(cè)器是由具

8、有極化現(xiàn)象的熱釋電晶體（鐵電體制作而成的。其所探測(cè)的輻射必須是變化的；對(duì)于恒定的紅外輻射，必須進(jìn)行調(diào)制（斬光，使恒定輻射變成交變輻射，借以不斷引起探測(cè)器的溫度變化才能導(dǎo)致熱釋電產(chǎn)生，并輸出 相應(yīng)的電信號(hào)。熱釋電探測(cè)器與之前的光電器件相比具有如下特點(diǎn)：1、無選擇性：響應(yīng)率與波長無關(guān)；2、響應(yīng)慢。光探測(cè)器的主要性能參數(shù)光譜響應(yīng)度光譜響應(yīng)度是指某一波長下探測(cè)器輸出的電壓或電流與入射光功率之比。譜響應(yīng)度隨波長的變化關(guān)系曲線即是探測(cè)器的光譜響應(yīng)曲線（絕對(duì)響應(yīng)曲線若將光譜響應(yīng)曲線的最大值做歸一化處理，則得到相對(duì)光譜響應(yīng)曲線。等效噪聲功率（NEP等效噪聲功率是信噪比為1時(shí)探測(cè)器能探測(cè)到的最小輻射功率，即最小

9、可探測(cè) 功率。探測(cè)率（D/比探測(cè)率（D*探測(cè)率D是NEP的倒數(shù)，D越大，表明探測(cè)器的探測(cè)性能越好。比探測(cè)率D*即是歸一化的探測(cè)率，也叫探測(cè)靈敏度。其單位為： cmHz1/2 W-1. 時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)表示探測(cè)器輸出信號(hào)隨入射光信號(hào)變化額速率，t =1/（2。冗如何選擇合適的光探測(cè)器？在光電測(cè)試系統(tǒng)中，需要根據(jù)實(shí)際需要來選擇各種探測(cè)器，特別要關(guān)注如下幾 個(gè)方面的問題：1、實(shí)際光譜測(cè)量范圍，這是選擇光探測(cè)器首先要注意的問題；2、 光電倍增管是高靈敏的探測(cè)器，使用波長范圍受限 （通常到900nm，部分 型號(hào)可得到1000nm以上，但價(jià)格通常很貴，而且使用時(shí)要求配套高穩(wěn)定性的高 壓電源；3、光伏型探測(cè)器具有響應(yīng)快、靈敏度高的特點(diǎn)，使用時(shí)一般可不需要鎖相放 大器，探測(cè)微弱信號(hào)時(shí)可選用鎖相放大器以提高信噪比；4、光導(dǎo)型探測(cè)器響應(yīng)較慢，使用時(shí)要求信號(hào)光必須調(diào)制，并且需要搭