光发射探测器 Photoemissive detectors

2022-11-01 09:27:39 浏览:68

定义

基于外部光电效应的光电探测器。

光电探测器(也称为光电探测器)是基于外部光电效应的光电探测器。 这种装置包含某种光电阴极,其中入射光被部分吸收并产生光电子,即释放到自由空间中的电子。 使用另一个电极,称为阳极,它保持在更大的正电势下,可以将光电子从光电阴极拉开并获得光电流。 这就是光管的工作原理。

某些类型的光发射探测器,称为光电倍增管,也采用一种强放大光电流的机制,基于撞击材料时二次电子的产生。

一些光发射探测器不仅可以记录光功率,还可以产生图像。 特别是,有图像增强器,例如带有多通道板式探测器,用于夜视设备。

光发射探测器的共同特点

尽管光发射探测器在各种细节上有所不同,但它们通常具有一些共同特征:

  • 由于使用了电子,它们通常需要在高真空中操作。 (对于某些光管,使用充气管。)  因此,检测到的光在通过空气时必须始终首先通过光学窗口,这有时会限制光谱响应。 在极少数情况下,光发射探测器在联合高真空中与其他设备一起工作,因此不需要光学窗口。
  • 除了光学窗口的影响外,它们的光谱响应还取决于其光电阴极的电学和光学特性,这些光电阴极主要用于紫外、可见光和近红外光谱区域。

尽管量子效率低,但响应度可能很高,但这会带来过多的噪声。

  • 它们的量子效率通常远低于光电二极管至少在某些光谱区域所能达到的效率——通常远低于 50%。 与光电二极管相比,这是一个很大的缺点,用于检测非常微弱的光,例如在光子计数中。 一些光子的损失意味着过多的噪声。
  • 另一方面,没有电流倍增的检波器几乎不会产生额外的噪声(多余的噪声)。 那些具有电流倍增的放大器具有额外的噪声,但具有非常高的响应度;这使得避免来自以下电子放大器的电子噪声的实质性影响变得更加简单。

高带宽与高灵敏度相结合可能很有价值。

  • 光发射探测器的检测带宽通常非常高,例如在兆赫兹甚至千兆赫兹区域。
  • 所需的工作电压通常大大高于基于内部光电效应的光电探测器,例如光电二极管。光电管可以在100 V量级的电压下工作,但光电倍增管通常需要更多电压,例如1 kV。
  • 有效区域可以做得相对较大,通常不会对检测带宽造成重大损失。
  • 一些检测器允许快速选通,即快速切换灵敏度。 例如,有些成像探测器只能在非常短的时间间隔内变得敏感,例如,在某个事件之后以可变时间拍摄图像。 如果它们还应用强光电子倍增,即使对于非常短的曝光时间,灵敏度也可以足够高。

例如,在光子学的早期,光发射探测器没有与半导体光电探测器的实质性竞争。 后来,基于半导体的探测器在很大程度上取代了光发射探测器,因为它们可以更加紧凑,不需要高真空,并且可以在低得多的电压下运行。 然而,特别是非常高的响应度和高检测带宽的独特组合使光发射探测器仍然是某些应用的唯一选择。 大型活动区域的潜力也是一个重要因素。

光检测和表征

作          者: 泮桥成像光电商城

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