Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
Mhoi ие достоинства линзовых и зеркальных систем объединены в зеркально-линзовых системах, где, наряду с достаточно хорошим пропусканием, можно достичь больших относительных отверстий и значительных углов поля зрения. В таких системах довольно просто осуществляется оптико-механическое сканирование. К зеркально-линзовым объективам относятся хорошо известные системы Шмидта, Максутова и ряд других. Применение в зеркально-линзовых системах зеркала Манжена (с внутренним отражением) позволяет значительно уменьшить сферическую аберрацию.
В оптико-электронном приборе фокусирующая оптическая система представляет собой один из элементов тракта передачи и преобразования сигнала (и элементов фона). Именно это ее свойство, влияющее на процесс обработки информации, подлежит изучению (гл. 14).
Внутренняя структура и аберрационные свойства фокусирующих оптических систем составляют предмет геометрической оптики.
12
3.3. Приемники излучения (определение и классификация)
Приемник излучения является основным элементом оптикоэлектронного прибора. По существу само название приборов — о11Тико-электронные — обязано свойству приемника преобразовывать поток излучения в электрический сигнал.
Существуют различные определения приемника излучения, однако все они отражают главное свойство приемника — способность обнаруживать наличие излучения путем преобразования еГ0 в энергию других видов для последующей регистрации. В иностранной технической литературе это свойство приемника излучения находит выражение в названии — детектор, т. е. обнаружитель.
Таким образом, приемник излучения представляет собой устройство, служащее для восприятия энергии излучения и преобразования ее в энергию других видов с целью последующей регистрации результата этого преобразования, приводящей к обнаружению.
Процесс обнаружения излучения состоит из двух основных этапов: преобразования энергии оптического излучения в другой вид энергии и регистрации преобразованной энергии. Например, в термоэлементе поток излучения вызывает появление электродвижущей силы, которая регистрируется обычным образом (гальванометром); в эвапорографе энергия излучения поглощается и вызывает нагрев и испарение масляной пленки, изменение толщины которой регистрируется интерференционными методами и т. д.
Приемники излучения могут классифицироваться по следующим признакам: виду энергии, в которую преобразуется излучение; характеру изменения чувствительности приемника при изменении длины волны падающего излучения; области спектра, где они наиболее чувствительны и находят наибольшее применение; рабочей температуре чувствительного слоя.
По виду энергии, в которую преобразуется излучение, приемники излучения делятся на тепловые, фотоэлектрические или фотонные, люминесцентные, фотохимические.
В тепловых приемниках энергия излучения преобразуется в тепло, а регистрация преобразования сводится к измерению приращения температуры приемной площадки, нагретой вследствие облучения. Способ регистрации изменения температуры определяет конкретный тип теплового приемника излучения.
В термоэлементе изменение температуры приемной площадки вызывает появление электродвижущей силы в контуре, образованном двумя спаянными или сваренными проводниками из раз-личных металлов.
В болометре изменение температуры вызывает изменение электрического сопротивления проводника или полупроводника.
13
В оптико-акустическом приемнике изменение температуры приемной поверхности, образующей одну из стенок газовой камеры, вызывает изменение температуры и объема газа и прогиб мембраны — второй стенки газовой камеры.
В эвапорографе изменение температуры вызывает изменение толщины масляной пленки.
В диэлектрическом приемнике изменение температуры вызывает изменение диэлектрической проницаемости диэлектрика конденсатора, имеющей сильную температурную зависимость, и соответствующее изменение емкости конденсатора регистрируется. Разновидностью диэлектрического приемника являйся пироэлектрический приемник излучения, в котором диэлектриком конденсатора служит сегнетоэлектрик, т. е. вещество, на поверхности которого появляется электрический заряд при механических деформациях.
Неравномерный нагрев конденсатора приводит к деформациям, и на обкладках конденсатора возникают заряды, которые регистрируются.
В термиконе изменение температуры вызывает изменение величины фотоэмиссии и т. д.
В ф(,тоэлг.ктрических (фотонных) приемниках энергия излучения преобразуется в механическую энергию электронов, испускаемых облучаемым веществом. Если электроны, освобожденные квантами излучения, покидают вещество, из атомов которого они вырваны, то явление носит название внешнего фотоэффекта, если же электроны остаются в веществе, то явление называется внутренним фотоэффектом. Влияние внутреннего фотоэффекта на характеристики вещества может быть различным в зависимости от условий, которые созданы для освобожденных электронов. Если они могут перемещаться внутри вещества в любом направлении, то вещество остается нейтральным и лишь электропроводность его изменяется. Если же в веществе создаются условия односторонней проводимости и электроны могут перемещаться лишь в одном направлении, то в веществе возникает разность потенциалов, создающая ток во внешней цепи.
