光电检测器件类型复习 .ppt

像管 ——变像管＆像增强管 一、典型结构与工作原理 物镜 目镜 阴极 阳极 荧光屏 目标物所发出某波长范围的辐射通过物镜在半透明光电阴极上形成目标的像，引起光电发射。阴极面每一点发射的电子束密度正比于该点的辐照度。这样，光阴极将光学图像转变成电子束密度图像。通过阳极的电子透镜作用，使阴极发出的光电子聚焦成像在荧光屏上。荧光屏在一定速度的电子轰击下发出可见的荧光，最终，在荧光屏上便可得到目标物的可见图像。 变像管：光阴极面上的材料—红外或紫外光线敏感； 像增强管光阴极面上的材料—微弱可见光敏感。 像管成像物理过程 1.辐射图像的光电转换:利用外光电效应.光敏面采用光电发射型材料.发射的电子流分布正比于人射的辐射通量分布.由此完成辐射图像转换为电子图像的过程. 2.电子图像增强:电场加速 或微通道板中二次电子发射. 3电子图像的发光显示高能电子轰击荧光屏,发出可见光. 摄像管 电视摄像过程是将两维空间分布的光学图像转换为一维时间变化的视频电信号。 步骤： 摄像管的光敏元件接受输入图像的辐照进行光电转换，将两维空间分布的光强转变为两维空间分布的电量； 摄像管的电荷存贮元件在一帧的周期内连续积累由光敏元件产生的电量，并保持电荷量在空间的分布。这一存贮电荷的元件称之为靶； 摄像管的电子枪产生空间两维扫描的电子束，在一帧的周期内完成全靶面的扫描。逐点扫描的电子束到达靶面的电荷量与靶面贮存的电荷量相关，因此扫描电子束的电流被靶面电荷量所制，从而在输出电路上即可得到视频信号。 一般摄像管应具有的结构 它主要由两大部分组成 光电变换与存贮部分 信号阅读部分。 1．光电变换与存贮部分 (1) 光电变换部分 构成：光敏元件。 根据材料分类： 光电发射体 光电导体——视像管。 (2)电荷存贮与积累部分 帧周期内要求信号不能漏走—存贮元件具有足够的绝缘能力。 2．信号阅读部分 阅读部分—扫描电子枪系统 莫尔条纹测长仪 两块光栅：一块为指示光栅与工作台固定．一块为长光栅．工作台前后移动的距离由两块光栅形成的莫尔条纹进行计数得到．指示光栅相对移动一个节距，莫尔条纹变化一周．指示光栅移动的距离为： Ｎ：指示光栅移动距离中包含的光栅线对数，δ：小于１个光栅节距的小数． 简单光栅读数头 １：灯，２：聚光镜，３：指示光栅，４：长光栅，５：光电探测器 莫尔条纹测长仪 光电探测器接收到的明暗变化的光信号转换成电信号； 通过对莫尔条纹的直接测量，可以测的光栅的位移量； 在较宽的莫尔条纹间隔内安放细分装置进行细分，可读取位移的分数，提高测量的灵敏度和精度． 光栅输出信号波形 热电探测器不同于光子探测器,它是基于光辐射与物质相互作用的热电效应制作的器件。这是一类研究得最早并且最早得到实际应用的探测器。 光电检测器件的类型 光电检测器件是利用物质的光电效应把光信号转换成电信号的器件. 光电检测器件分为两大类: 光子(光电子)检测器件 热电检测器件 探测器件 热电探测元件 光子探测元件 外光电效应 内光电效应 非放大型 放 大 型 光电导探测器 光磁电探测器 光生伏特探测器 本征型 掺杂型 非放大 放大型 真空光电管 充气光电管 光电倍增管 变像管 摄像管 像增强器 光敏电阻 红外探测器 光电池 光电二极管 光电三极管 光电场效应管 雪崩型光电二极管 光电器件分类及特点 光子探测器 探测器 响应波长有选择性，一般有截止波长，超过该波长，器件无响应。 无波长选择性，对可见光到远红外的各种波长的辐射同样敏感 响应快，吸收辐射产生信号需要的时间短， 一般为纳秒到几百微秒 响应慢，一般为几毫秒 4.1 光电器件的性能参数 响应特性 噪声特性 量子效率 一、响应特性 １．响应度（或称灵敏度）：是光电探测器输出电信号与输入光信号之间关系的度量。描述的是光电探测器件的光电转换效率。 响应度是随入射光波长变化而变化的 响应度分电压响应率和电流响应率 ４．响应时间：响应时间τ是描述光电探测器对入射光响应快慢的一个参数（如图）。 脉冲响应特性 上升时间tr：入射光照射到光电探测器后，光电探测器输出上升到稳定值所需要的时间。10%~90% 下降时间tf ：入射光遮断后，光电探测器输出下降到稳定值所需要的时间。 90%~10% ５、信噪比 信噪比是判定噪声大小的参数。 是负载电阻上信号功率与噪声功率之比 若用分贝（dB）表示，为 ６、噪声等效功率(NEP) 定义：光电器件输出的信号电压有效值等与噪声方均根电压值时的入射光功率 这时，投射到探测器上的辐射功率所产生的输出电压（或电流）