第2章 光电探测器的校正.ppt

* 作为发光光谱校正的另一个例子是使光谱均匀化。用白炽灯作为光学过程光谱特性测量的光源时，各波长发出的通量相差很大，这就要求光电探测器、电子线路和显示器等都有很宽的线性工作范围，有时很难做到。为解决这一矛盾、可采用下图所示的光谱校正方法。 光谱校平 * (2) 光电器件视见函数的校正 在用光电器件代替人眼进行光度测量时，由于探侧器光谱特性与人眼视见函数之间的差异，与待测光源间将有不同的光谱匹配系数，将造成光度测量的误差。为此，必须将所用探测器经光谱校正，获得尽可能与视见函数一致的光谱待性。 视见函数的校正 * (3) 模仿非选择性探测器 在有些光度量检测中，如测定通量，采用非选择性探测器测量就很方便。但是，常用的非选择性热电探测器存在着反应慢和灵敏 度低的缺点，为此，可采用光电探测器，但必须对其光谱特性进行校正，使之在规定光谱范围内，成为灵敏度较高的非选择性探测器。 (4) 光子探测器的光谱校正 在许多光生物化学的过程中，所需测定的不是光的通量，而是光的量子数。非选择性探测器可直接测定入射光辐射的通量，而要使它的输出信号与入射光于数成正比，则应将探测器光谱特性校正成光子型特性。所谓光子型光谱曲线是指它的光谱灵敏度按光子能量的倒数 ,不同波长λ所对应的光子能量ελ为 * 可见，光辐射通量相等而波长不同时，短波对应的光子数少,而长波对应的光子数多。因此，光子型光谱特性应按图所示的实线进行校正。由于实际校正中的困难，如能按虚线进行校正也就可以了。 光子型光谱曲线 * 2. 光谱校正的评价 (1)均方根偏差 (2)相对均方根偏差 (3)相对偏差 (4)与相对响应度有关的评价 * 3. 光谱校正技术 (1) 均匀滤光片法 ①适当滤光片的组合，它是由多片光谱透射比函数为τi(λ)的有色玻璃或明胶滤光片串联堆积而成，其组合光谱透射比τc(λ)为 ②干涉滤光片，用于校正光谱响应特性的干涉滤光片，应预先按透射比光谱特性的需要进行膜系设计，然后制造。 ③特殊熔料的玻璃滤光片．利用着色氧化物(CuO、CoO、NiO等)掺杂到多种玻璃(硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐和硫化物)中，可制成光谱按钟形分布的滤光片，用以拟合Vλ曲线。当改变合成物时，可制成完整的带通系列滤光片，其峰值波长可由0.40μm变至0.75μm。 ④液体染料的混合，利用预定的几种染料，按计算的比例混合而成。 ⑤发光材料与滤光片的组合，这里的发光材料用来实现光谱转换，通常是将短波光转变为长波光。利用该组合构成某些持殊函数。 * (2) 镶嵌滤光片法 在利用滤光片作光谱校正时，其排列既可按图(a)所示的形式，也可按图中(b)的形式。 光谱校正滤光片的排列 * 用紫通和红通两块滤光片下图(b)所示排列，可得到如图(a)中粗实线光谱校正的效果。使用时可改变两滤光片的位置，使输出光谱曲线发生变化。左移则长波增多，短波减少；反之亦然。如在两滤光片间留一缝，则光谱曲线中间增高。 光谱校正实例 * (3) 光谱的模板法校正 光谱模板校正法 光电探测器校正技术 光电探测器校正概述 变光度的实现 漫射体及其在光电检测中的应用 光谱校正的主要应用 * * 1.光电探测器的选用原则 在设计光电检测系统时，首先根据测量要求反复比较各种探测器的主要特性参数，然后选定最佳的器件。其中，最关心的问题有以下5个方面。 (1)根据待测光信号的大小，确定探测器能输出多大的电信号，即探测器的动态范围。 (2)探测器的光谱相应范围是否同待测光信号的相对光谱功率分布一致，即探测器和光源的光谱匹配。 (3)对某种探测器，它能探测的极限功率或最小分辨率是多少——需要知道探测器的等效噪声功率，需要知道所产生电信号的信噪比。 (4)当测量调制或脉冲光信号是，需要考虑探测器的响应时间或频率相应范围。 (5)当测量的光信号幅值变化时，探测器输出的信号的线性程度。 除上述几个问题外，还要考虑探测器的稳定性、测量精度、测量方式等因素 * 2. 光量或辐射量与探测器之间的相关属性 实际应用中的光电探测器，由于本身的灵敏度、光谱特性、光特性、均匀性等方面的不同，以及它们所接收光束在强度、方向、光谱和偏振等特性上的差异，所以讨论两者间如何合理有效地匹配是一项重要的技术内容。 光量或辐射量与探测器之间主要有以下儿方面的相关属性: (1)时间属性;(2)光谱特性; (3)强度特性;(4)空间分布特性。 为使光电探测器能正确反应光量的特性，就需对其进行多方面的校