Классификация, параметры и характеристики приемников оптического излучения
Приборы, предназначенные для приема и преобразования энергии оптического излучения в электрическую энергию (или в другие виды энергии), называются приемниками оптического излучения (ПОИ), приемники лучистой энергии (ПЛЭ). Приемники, преобразующие невидимое оптическое изображение в видимое, называются преобразователями.
Приемники и преобразователи оптического излучения можно разделить на три группы: тепловые, фотоэлектронные (фотоэлектрические) и фотохимические. Тепловые приемники и преобразователи являются неселективным типом приемника. Это означает, что тепловые приемники одинаково чувствительны в широком диапазоне длин волн. Селективные приемники обладают чувствительностью только в определенном участке спектра.
Работа неселективных приемников основана на преобразовании оптического излучения сначала в тепловую энергию, а затем в электрическую. Такие приемники получили название тепловых, или термоэлектрических приемников. Принцип действия селективных приемников заключается в изменении их электрических свойств под воздействием излучения. Такие приемники называют фотоэлектронными, или фотоэлектрическими приемниками (преобразователями). Фотохимические приемники (фотопленки), преобразующие в результате химической реакции энергию излучения в видимое изображение, также относятся к селективному типу приемников. К тепловым приемникам относятся термоэлементы, болометры, пневматические, оптико-акустические и пироэлектрические приемники. – термоэлементы, использующие термоэлектрический эффект; – болометры, у которых при изменении температуры меняется электрическое сопротивление чувствительного элемента; – оптико-акустические приемники, в основе которых лежит свойство увеличения объема газа при повышении температуры; – пироэлектрические приемники, основанные на изменении параметров сегнетоэлектрика под действием падающего лучистого потока. Фотоэлектрические приемники делят на приемники с внутренним фотоэффектом (фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы) и с внешним фотоэффектом (фотоэлементы, электронно-оптические преобразователи (ЭОП), фотоэлектронные умножители, ночные телевизионные трубки). – фоторезисторы, основанные на внутреннем фотоэффекте, заключающемся в образовании свободных электронов в твердом теле иизменении его электропроводности при поглощении квантов излучения; – фотодиоды – вентильные фотоэлементы, у которых в качестве контактирующих веществ применяют полупроводники с различным типом проводимости; фотодиоды работают с приложенным внешним электрическим напряжением; – фототранзисторы устройства, подобные фотодиодам, но представляющие собой системы с n-р-n или р-n-р переходами и обладающие свойством внутреннего усиления фототока; – фотоэлементы и фотоумножители,основанные на внешнем фотоэффекте, при котором электроны эмитируются с поверхности чувствительного слоя под действием падающего лучистого потока. Основными требованиями, предъявляемыми к приемникам оптического излучения, являются : – определенный спектральный диапазон чувствительности, соответствующей характеристикам теплового излучения объектов; – высокий порог чувствительности; – малый уровень собственных шумов; – слабая зависимость выходного сигнала от частоты модуляции падающего лучистого потока (малая инерционность); – линейная зависимость выходного сигнала от величины падающего лучистого потока в широком диапазоне изменений последнего; – слабая зависимость внутреннего сопротивления от температуры; – одинаковая чувствительность по всей рабочей площадке;
|
