Справочная книга по светотехнике - Айзенберг Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
В выражениях для интегральной чувствительности учитывается характеристика эффективности действия приемника, в частности, для световой чувствительности 5„ она определяется относительной спектральной световой эффективностью монохроматического излучения V (X) [3.31 и максимальной спектральной световой эффективностью монохроматического излучения для дневного зрения Ктах = 680 лм/Вт [271:
ОО
J ФД(Х) s (X) dX S„ = —а—-----------------. (3.2)
KmaxJ ®eKmV(X) dX
о
Рнс. 3.1. Относительные спектральные характеристики.
а—приемники с внутренним фотоэффектом (/ — кремниевый фотодиод; 2 — германиевый фотодиод: 3— селеновый фотоэле-
мент; 4 — серннстосеребряиый фотоэлемент); б — электровакуумные фотоэлементы и фотоэлектронные умножители с различными фотокатодами н материалами входных окон (1 — теллуристо-рубндневый с окном из фтористого магния; 2 — сурьмяно-цезиевый — кварц; 3 — кислородно'серебряно-цезневый — стекло; 4 — мультнщелочиый — стекло; 5 — арсенид-галлиевый — стекло^.
ние), к величине, вызывающей эту реакцию (поток излучения, световой поток). Функциональную зависимость между этими величинами называют световой характеристикой. Динамический диапазон измерительных приемников обычно определяется пределами линейности световой характеристики. Чувствительность приемника к потоку монохроматического излучения называют спектральной чувствительностью s (X). Зависимость спектральной чувствительности от длины волны или другой спектральной координаты называется спектральной характеристикой. Во многих случаях удобно знать относительную спектральную характеристику (рис.
3.1) — кривую отношения чувствительности иа данной длине волны к чувствительности на некоторой определенной длине волны (обычно к максимальной чувствительности).
Чувствительность приемника к немонохроматическому потоку излучения называют интегральной. Интегральную чувствительность к световому потоку называют световой чувствительностью. Интегральная чувствительность к потоку излучения определяется выражением
ОС
f ФгХ(>.) s (X) d\
с _ j_____________________
Se~ »• (3.1)
J ®а(*>Л
о
Интегральная чувствительность нормируется для определенного источника (обычно это источник Л)
[3.36].
Темновой ток — ток, протекающий на выходе фото-приемннка прн отсутствии ОИ иа входе. Минимальное значение измеряемой величины, которое можно обнаружить приемником, характеризуется порогом чувствительности. Его принято оценивать потоком излучения или световым потоком, создающим на выходе приемника сигнал, эквивалентный сигналу от шумов приемника. Обусловленный шумами снгнал пропорционален корню квадратному из полосы пропускания всей измерительной схемы. Поэтому порог чувствительности (световой эквивалент шума) определяют в единицах Вт/Гц1^ или лм/Гц'/* [3-711.
Временное разрешение фотоприемников, определяется полной длительностью импульсной характеристики или длительностью ее фронта [3.6], которая является реакцией приемника на воздействие единичного 6 импульса (т. е. импульса, длительность которого намного меньше длительности реакции приемника). Временное разрешение определяется также временем нарастания переходной характеристики — реакция фотоприемника на единичный скачок (ступенчатый импульс) [3.6].
Фотоэлектрические электровакуумные и полупроводниковые приемники излучения — приборы, в которых под действием поглощенного оптического излучения генерируется электрический ток (фототок) или ЭДС (фото-ЭДС). Их действие основывается на фотоэлектронной эмиссии в вакуум (электровакуумный фотоэлемент, фотоэлектронный умножитель), или иа внутреннем фотоэффекте (полупроводниковые фотоэлементы, фотодиоды и фототранзисторы).
Электровакуумные фотоэлементы — это приборы (табл. 3.1) с двумя электродами (фотокатодом и анодом), помещенными в вакуумированную стеклянную или металлостеклянную колбу с оптическим окном из кварца, увиолевого или простого стекла [3.67].
Фотокатоды электровакуумных фотоэлементов — полупрозрачные или массивные слои полупроводниковых соединений различного химического состава, нанесенных непосредственно на стекло входного окиа или на проводящую подложку, уменьшающую продольное сопротивление гатода. Это необходимо для уменьшения утомляемости фотоэлементов и увеличения быстродействия приборов. Конфигурация анода фотоэлементов должна обеспечить полный сбор электронов, эмиттиро-ванных фотокатодом. Полный сбор электронов характеризуется напряжением насыщения вольт-амперной характеристики (зависимости фототека от анодного напряжения при заданном световом потоке), определяющим минимальное рабочее напряжение [3.30]. В режиме непрерывного облучения для фототоков 10"8—10-5 А напряжение насыщения обычно составляет 10—150 В.
Фотометрия
25
Таблица 3.1. Основные параметры электровакуумных фотоэлементов
Тип Спектральная область Габаритные Площадь фотокатода, сма Рабочее Световая чувствитель- Спектральная чувствительность Темновой ток
фотоэлемента чувствитель» иости, нм размеры, мм* напряжение, В ность, мкА/лм Длина волны, нм Чувствительность, мА/Вт А, при ?/=100 В
Ф-4 215—650 40X104 15 30 100 216 15 6.10—1а (?/=30 В)
