( ) u( λ) w( f) Sygnał detektora

Transkrypt

1 PARAMETRY DETEKTORÓW FOTOELEKTRYCZNYCH Sygnał detektora V = V(b,f, λ,j,a) b f λ J A - polaryzacja, - częstotliwość modulacji, - długość fali, - strumień (moc) padającego promieniowania, - pole powierzchni detektora. W wielu przypadkach: ( ) u( λ) w( f) V = V b,j,a

2 PARAMETRY DETEKTORÓW FOTOELEKTRYCZNYCH Czułość napięciowa ( b,f, λ) ( λ) V( b,f, λ ) 0 = u( λ ) w( f) V b,f, P 0 S = V λ P λ P λ λ0, f 0 - quasimonochromatyczna moc promieniowania o długości fali λ ( ) - wartości przy których b,f,λ osiąga maksimum, S V RD - rezystancja detektora S = R V D S I

3 PARAMETRY DETEKTORÓW FOTOELEKTRYCZNYCH Gęstość strumienia równoważna szumom V n ( b,f) f ( b,f) ( b,f, λ) Vn H ( b,f, λ) = n 1/ 2 [ W/m ( f) AS 2 Hz 1/2 ] - wartość skuteczna napięcia szumu - szerokość pasma szumowego układu V Moc równoważna szumom (NEP) NEP ( b,f, λ) = ( b,f) ( b,f, λ) Vn AH = [ W/Hz 1/2 ] n 1/ 2 ( f) S V

4 PARAMETRY DETEKTORÓW FOTOELEKTRYCZNYCH Wykrywalność (detekcyjność) ponieważ D ( b,f, λ) = 1 NEP b,f, ( λ) DA / 2 1 = 1/ 2 ( f) S = V const n ( b,f, λ) V ( b,f) wprowadzono pojęcie wykrywalności (detekcyjności) znormalizowanej, odniesionej do jednostkowej powierzchni detektora: D ( b,f, λ) = 1/ 2 A NEP b,f, ( λ) = 1/ (A f) V 2 n S ( b,f, λ) V ( b,f) [ mhz 1/2 W -1 ]

5 PARAMETRY DETEKTORÓW FOTOELEKTRYCZNYCH c.d. maksimum charakterystyki widmowej λ max, widmowy zakres pracy (λ 1, λ 2 ), częstotliwość graniczna f g, zakres dynamiczny, czas odpowiedzi.

6 PARAMETRY DETEKTORÓW FOTOELEKTRYCZNYCH Szumy w detektorach fotoelektrycznych:

7 Szumy związane z układem detekcyjnym: 1. Szum fotonowy: szum uwarunkowany fluktuacjami sygnału, szum uwarunkowany fluktuacjami promieniowania tła 2. Szum generowany w detektorze: szum Johnsona szum śrutowy szum generacyjno-rekombinacyjny szum 1/f szum temperaturowy szum mikrofonowy szum wybuchowy 3. Szumy generowane w elektronicznych układach wzmacniających (analogiczne do generowanych w detektorze)

8 PODSTAWOWE MECHANIZMY FOTODETEKCJI - detekcja termiczna (termopara, bolometr, detektory piroelektryczne) - fotoprzewodnictwo (fotoogniwo, fotorezystor, fotodioda, fototranzystor), - fotoemisja (fotopowielacz),

9 Detekcyjność znormalizowana charakterystyka widmowa

10 Detektory termiczne Termopara Termostos

11 Detektory termiczne

12 Detektory termiczne - termopary

13 Detektory termiczne Bolometry metalowe termistory półprzewodnikowe kompozytowe mikrobolometry półprzew. nadprzewodzące

14 Detektory termiczne Bolometr kompozytowy Struktura mostkowa mikrobolometru

15 Detektory termiczne Detektory piroelektryczne Detektor piroelektryczny z elementem kompensującym

16 Detektory termiczne

17 Detektory termiczne

18 Fotorezystory Mierzony sygnał to zmiana napięcia na rezystorze obciążenia włączonym w szereg z detektorem. W przypadku detektorów o dużej rezystancji preferowany jest obwód stałonapięciowy mierzy się prąd w obwodzie detektora.

19 Fotorezystory

20 Fotorezystory

21 Fotorezystory

22 Fotorezystory

23 Fotorezystory Fotorezystory z Al x Ga 1-x N Detektory promieniowania UV, w tym detektory typu solar blind

24 Fotorezystory Fotorezystory z CdS Wykonywane z monokryształów, z naparowanych warstw i ze spieków. Maksimum czułości 515 µm, w roztworze stałym z CdSe zakres czułości przestrajalny w przedziale µm Czułość względna różnych typów fotorezystorow

25 Fotorezystory Fotorezystory ze związków ołowiu Naparowywanie próżniowe lub osadzanie chemiczne w postaci cienkich (1µm) warstw polikrystalicznych

26 Fotorezystory z Hg 1-x Cd x Te Fotorezystory

27 Fotorezystory z Hg 1-x Cd x Te Fotorezystory

28 Fotorezystory Fotorezystory domieszkowe charakterystyki widmowe Domieszkowany krzem Domieszkowany german

29 Fotorezystory domieszkowe Fotorezystory