第5章 热辐射探测器件.ppt

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1、知识回顾光电管主要由玻壳（光窗）、光电阴极和阳极三部分组成PT内可以抽成真空也可以充入低压惰性气体，有真空型和充气型两种。1.光电管(PT)简述真空型和充气型两种光电管的工作原理?光电倍增管主要由入射窗口、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统和阳极五个主要部分组成。2.光电倍增管(PMT)2.1．光电倍增管的结构为了使光电子能有效地被各倍增极电极收集并倍增，阴极与第一倍增极、各倍增极之间以及末级倍增极与阳极之间都必须施加一定的电压。最基本的方法是在阴极和阳极之间加上适当的高压，阴极接负，阳极接正，外部并接一系列电阻，使各电极之间获得一定的分压:2.2

2、PMT的工作原理④经过倍增后的二次电子由阳极P收集起来，形成阳极光电流Ip，在负载RL上产生信号电压Ｕ0。①光子透过入射窗口入射在光电阴极K上②光电阴极K受光照激发，表面发射光电子③光电子被电子光学系统加速和聚焦后入射到第一倍增极D1上，将发射出比入射电子数更多的二次电子。入射电子经N级倍增后，光电子数就放大N次D2D1DnPKUORnRn-1R2R1-HVRL2.3．二次电子当具有足够动能的电子轰击倍增极材料时，倍增极表面将发射新的电子。称入射的电子为一次电子，从倍增极表面发射的电子为二次电子把二次发射的电子数N2与入射的一次电子数Nl的比值定义为

3、该材料的二次发射系数增大Ep，δ值反而下降δ随Ep增大而增大？3.CCD的结构和工作原理1前照明光输入1背照明光输入2电荷生成3电荷收集4电荷转移5电荷测量视频输出此图摘自JamesJanesick“DuelingDetectors”3.1CCD的结构和工作流程CCD?结构单元？线阵列？面阵列？x1x2x3y1y2y3紫色红色蓝色R:G:B=139:0:225R:G:B=225:0:0R:G:B=0:0:225y1y2y4紫色y3y4CCD成像原理简示图3.2CCD的工作流程CCD基本工作流程？信号电荷的产生信号电荷的存贮信号电荷的传输信号电荷的检测

4、+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-VG电荷的存储123时间滑尺+5V0V-5V+5V0V-5V+5V0V-5V123电荷的转移三相CCD123+5V0V-5V+5V0V-5V+5V0V-5V123电荷的转移三相CCD123+5V0V-5V+5V0V-5V+5V0V-5V123电荷的转移三相CCD123+5V0V-5V+5V0V-5V+5V0V-5V123电荷的转移三相CCD123+5V0V-5V+5V0V-5V+5V0V-5V123电荷的转移三相CCD+5V0V-5V+5V0V-5V+5V0V-5V123123当第一个电荷包

5、由右边移出时，下一个电荷包由左边移入。电荷的转移三相CCD123+5V0V-5V+5V0V-5V+5V0V-5V123电荷的转移三相CCD第5章热辐射探测器件苏州科技学院电子学院孙云飞什么是热电检测器件？热电探测器是将辐射能转换为热能，然后再把热能转换为电能的器件。热电探测器件大致分为热电偶及热电堆；气动探测器；热敏电阻；热释电探测器。热辐射探测器件=热电检测器件热电探测器件与普通的温度计的区别:相同点：二者都有随温度变化的性能。不同点：温度计是通过液体热胀冷缩原理，要与外界有尽量好的热接触，必须达到热平衡。热电探测器：既要与入射辐射有最佳的相互作用

6、，同时又要尽量少的与外界发生热接触；能把热能转换成电能。黑体温度较低时,主要以不可见的红外光进行辐射,当温度为3000摄氏度时热辐射中最强的波长在红外区。5000度以上至8000度时,热辐射中最强的波长成分在可见光区。热辐射探测器件：远红外0.1cm～60um中红外60um～2.5um近红外2.5um～780nm可见光780nm～380nm近紫外线380nm～200nm远紫外200nm～10nmχ射线10nm～0.1nmγ射线　＜0.1nm★器件吸收入射辐射功率产生温升，温升引起材料各种有赖于温度的参量的变化，监测其中一种性能的变化，来探知辐射的存在

7、和强弱。这一过程比较慢，一般的响应时间多为毫秒级。内容5.1热辐射的一般规律5.2热敏电阻5.3热电偶5.4热释电探测器5.5高莱探测器1.热电探测器件的性能如何表征？2.热电探测器件的温升跟辐射功率的关系？3.热电探测器件的温升跟入射波的调制频率的关系？4.热电探测器件的温升跟材料的热容和热导（阻）的关系？5.1热辐射的一般规律温升：当热探测器的敏感元件吸收红外辐射后将引起温度升高：ΔT=T-T0;热容：单位质量的物体在某一过程中，每升高（或降低）单位温度时从外界吸收（或放出）的热量：C=ΔQ/mΔT;热导:单位时间内透过某种材料的热量除以材料两表

8、面间的温度差：G=ΔQ/ΔT；热电探测器件吸收辐射引起的温度变化设入射辐射的功率为则探测器吸收辐射后每秒钟产