典型照片探测器系统简介

本文介绍了检测系统。在典型的照片研究系统中,一个 探测器 测量用于在响应于光或其他模拟的样品产生的样品或由样品产生的辐射强度的辐射强度。在光束分离到其部件波长之后,通常经常进行测量。 oriel探测器系统可以大致分为:

  • 热检测器
  • 光子探测器

大多数探测器由某些优点图描述。

响应性(S)

响应度S由s = y / x定义

在哪里:

   Y = detector output
    X = radiation input

Y的示例包括来自光电倍增管或来自热电堆的电压的电流或计数。你通常有一个值y0 (dark signal)对于x = 0.在这种情况下:

X可以是任何辐射输入。如果x通常是瓦特或流明的单位。在检测器上的辐照度是均匀的情况下,可以给出X作为辐照度和探测器区域的产物。

在哪里:

dY(λ)=输入DX引起的输出分数(λ) at λ

量子效率(η)

这是由此产生的基本信号元素数量的比率 探测器 到事件的光子的数量。基本信号元件通常是光电子。

响应时间

τ是需要探测器的时间'突然受到恒定辐照时的产出增加。当辐照度关闭时,检测器输出在一次常数中均落在初始值的1 / e。

线性范围

这是输入辐射通量的范围,信号输出是输入的线性函数。该范围通常在输入瓦特或输入辐照度方面说明。这如图1所示。

硅光电二极管的响应线性。

图1。 硅光电二极管的响应线性。

噪音等价权力

Nep是必要的瓦特的辐射通量,以使输出信号等于r.m.s.。噪声输出来自 探测器。磁通量可以是连续的或正弦调制的。

标准化探测(D*)

对于大多数探测器DAD1/2 是恒定的,暗示探测器与检测器区域的平方根相同。这是因为电噪声功率通常与探测器区域成比例D并且提供测量该噪声的电流或电压与功率的平方根成比例。

D *被定义为允许与检测器区域和带宽无关的不同类型的探测器的比较。

d *的单位是cm hz1/2 W-1。图2显示了我们多个探测器的D *。

近似D *值作为本目录中表示的某些检测器类型的波长的函数。

图2。 近似D *值作为本目录中表示的某些检测器类型的波长的函数。

噪音

有几种类型的噪声限制了别行性。他们是:

  1. 射击噪音
  2. 一代重组噪声
  3. 约翰逊的喧嚣
  4. 闪烁或1 / f噪音
  5. 阵列探测器的读数噪声

系统噪声。

图3。 系统噪声。

在光电子中看到噪音,其中吸收的光子产生正极和负电荷载体。

射击噪声是由于辐射的离散性,它由随机到达的光子组成。

约翰逊噪音或热噪声是由导体中载体的随机运动引起的。结果是检测器中的波动'S内阻,或与探测器串联的任何电阻's terminals.

读数噪声 是阵列检测器的特征,并且与在存储寄存器之间的电荷传输期间引入的不确定性相关联。

校准

当需要绝对测量以量化光通量时,需要校准仪器。奥伊尔仪器'校准实验室已获得许多国家标准和技术研究所(NIST)源和探测器校准标准,以及可追溯到国际标准的额外标准'设置和传播机构。校准转移标准,灯和探测器通常可追溯到国家标准和技术研究所(NIST)确保有意义和可重复的校准。

热检测器

热检测器 通过将事件辐射转换为温度升高。温度变化可以以几种方式测量。

两种类型 热检测器 are:

  1. 热电探测器用于直流辐射。
  2. 用于脉冲,切碎或调制辐射的热释热探测器。

热电偶

辐射检测热处理基于热电偶。热电偶由两种串联连接的两个不同的金属组成。一个结是黑暗的,以吸收辐射以输出辐射。交界处的温度升高(关于另一个非辐照的交界处)产生电压。 Seebeck发现的这种效果是所有热电偶温度传感器的基础。

热电偶探测器的操作原理。不同的金属1和2通常是铋和锑。传感结通常具有薄的黑化金属箔,以吸收更多的辐射。另一个连接点被屏蔽。

图4。 热电偶探测器的操作原理。不同的金属1和2通常是铋和锑。传感结通常具有薄的黑化金属箔,以吸收更多的辐射。另一个连接点被屏蔽。

热能

通过连接多个热电偶连接点(typically 20 to 120)串联输出电压可以增加。所有"hot"结靠近连接点以收集辐射。这构成了热电堆。

热电探测器的示意图。

图5。 热电探测器的示意图。

热电探测器

A的反应 热电探测器 取决于两个时间常数。热时间常数主要由热质量和来自元件到周围环境的热连接,以及作为分流电阻和检测器/放大器电路的分流电容的乘积的电时间常数。

热电检测器的示意图。

图6。 热电检测器的示意图。

光子探测器

光子或量子探测器 以量化的方式响应进入光子通量。图7中示出了100%高效光子检测器的相对响应曲线。

完美探测器的相对光谱响应。

图7。 完美探测器的相对光谱响应。

图8演示了硅检测器的典型响应曲线和相应的量子效率曲线。

硅响应性和量子效率。

图8。 硅响应性和量子效率。

完美探测器的相对光谱响应。

图9。 完美探测器的相对光谱响应。

光发性和半导体结检测器

光发性和半导体探测器 have much in common.

  1. 直接光电相互作用非常快,因此这些探测器具有以下快速变化的辐射水平的可能性。
  2. 探测通常高于热检测器的探测器,而是在有限的波长范围内。

Photomultiplier管,PMTS

在一个 光明探测器,光直接与检测器材料中的电子相互作用。吸收的光子释放电子,并且剩余能量被转换成电子的动能。

结光电激素

有几种分类方式 半导体探测器。所有都是光电导的,但在这里我们使用光电导探测器'依赖于散装光电导性的设备的名称,不一定有连接点。

硅光电二极管

硅光电二极管 是用于仪器中使用的光最常见的探测器。硅光电二极管的典型结构包括通过薄顶层的光子,以在结附近产生电子和孔。

无偏的操作 - 光伏模式

因为1 / f噪声随偏置而增加,所以该模式在低频下具有更好的NEP。实际上,信噪比优于频率低于100kHz的偏差操作,并且更好地低于1 kHz。

偏置操作 - 光电导模式

反向偏置的操作可减少结电容,从而提高二极管的响应速度。它是脉冲探测器的首选操作模式。

线性范围

硅二极管 需要低阻抗负载电阻以在光伏模式下提供线性输出。这使得最大输出电压过低,无法在使用示波器作为显示器时实现宽动态范围。跨阻抗放大器通过提供近的方式解决了主要的线性限制"zero"负载阻抗,并产生更高的输出电压。它还限制了系统的高频响应。

多通道探测器

多通道检测器包括光电二极管阵列和电荷耦合器件。它们之间的主要差异位于敏感元件或像素的大小,线性与阵列的二维值以及信号处理和读出方法。

光电二极管阵列(PDAs)

PDA. 是一种线性格式。对于硅基型型号的各个像素,25μm的宽度为25mm高,距IngaAs模型的50 pm高于200pm高的PM宽度,旨在补充光谱仪功能。

光电导探测器

光电导探测器,吸收的入射光子产生自由电荷载体。这些改变了检测器的电导率。施加的电压或偏置导致电流与光子辐照度成比例的流动(它有助于如果暗阻力非常高).

关于oriel instruments.

奥伊尔仪器是一位纽波特公司品牌,成立于1969年,并迅速获得了令人兴奋的产品供应商,用于制作和测量光线。今天,奥伊尔品牌代表领先的仪器,例如光源,覆盖紫外线,脉冲或连续的宽度,脉冲或连续,低功耗。

oriel. 还提供单色器和光谱仪以及柔性FT-IR光谱仪,这使得许多行业的用户可以轻松构建特定应用的仪器。 Oriel也是光伏领域的领导者,其提供了太阳能模拟器,可以在几分钟内模拟太阳辐射的时间。奥里尔继续为世界各地的纽波特客户带来创新的产品和解决方案。

此信息已采购,审查和调整奥伊尔仪器提供的材料。

有关此来源的更多信息,请访问 奥伊尔仪器.

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    oriel仪器。2019. 典型照片探测器系统简介. AZoOptics, viewed 12 May 2021, //www.selec-iat.com/Article.aspx?ArticleID=837.

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