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1、Ch4Opto-electronicSensingandDetection1NorthChinaUniversityofTechnology/XuFen光电测量系统及其特点非接触测量、精度高、可靠性高、反应快。PhotodetectorsPhotoresistorPhotodiode&phototransistors硅光电池(photovoltaiccell)Photodiodearray光电位置敏感器(positionsensitivedetector)集成成像器件(e.g.CCD,CMOS)4.1Introduction2NorthChinaU
2、niversityofTechnology/XuFen波粒二象性(wave-particleduality)：具有波的特征，又具有粒子的特点。PropertyrelatedtowavePropertyrelatedtophoton光的传播速度光的反射(reflection)光的干涉(interference)光的衍射(diffraction)光的吸收(absorption)光的发射(emissionofphotons)光电效应(photo-electriceffect)PropertyofLight3NorthChinaUniversityofTe
3、chnology/XuFenInthephotoelectriceffect,electronsareemittedfrommatter(metalsandnon-metallicsolids,liquidsorgases)asaconsequenceoftheirabsorptionofenergyfromelectromagneticradiation(电磁辐射）ofveryshortwavelength,suchasvisibleorultravioletlight.PhotoelectricEffect（光电效应）4NorthChinaUn
4、iversityofTechnology/XuFenKeyPointsA0是材料的表面逸出功(workfunction);每种物体存在一个红限频率(thresholdfrequency)，只有该频率之上的光才能产生光电流；光电流与光强成正比；光电子的能量正比于入射光的频率。光子的能量：E=hf,h=6.62*10-34(J.S)光电效应方程：Ek=1/2(mV2)=hf-A05NorthChinaUniversityofTechnology/XuFenTypicaldevices:光电管(phototube)光电倍增管(PhotoMultiplie
5、rTube)优点:灵敏度高,稳定性好,响应速度快,噪音小缺点:结构复杂,工作电压高,体积大6NorthChinaUniversityofTechnology/XuFen光电管(Phototube)分为真空光电管(vacuumtube)和充气光电管(gas-filledtube).真空光电管一般由阴极(cathode),阳极(anode)和真空玻璃管(vacuumtube)组成.当阴极受到光线照射后发射出光电子,光电子在极间电场的作用下运动到阳极被阳极吸收,在光电管内部形成电子流,光电流的数值通过阳极电路测出.7NorthChinaUniversit
6、yofTechnology/XuFenPhotomultipliertubePMTareextremelysensitivedetectorsoflightintheultraviolet,visible,andnear-infraredrangesoftheelectromagneticspectrum.Thesedetectorsmultiplythecurrentproducedbyincidentlightbyasmuchas100milliontimes(i.e.,160dB),inmultipledynodestages,enablin
7、gindividualphotonstobedetectedwhentheincidentfluxoflightisverylow.8NorthChinaUniversityofTechnology/XuFen当阴极受到光线照射后发射出光电子,光电子在极间电场的作用下打在第一个倍增极上(Dynode),激发出多个光电子,这些光电子接着打到第二个倍增极,产生更多的光电子,如此经过几个倍增极后,电子流迅速增大,最后被阳极吸收,从阳极电路输出.9NorthChinaUniversityofTechnology/XuFen入射光子在物质内部产生光生载流子，
8、这些光生载流子引起物质电学性质发生变化，这种物理现象称为内量子效应。如光电导效应(photoconductiveeffec
