光电检测技术考试总结

1斯忒藩玻耳兹曼定律的表达式其中为斯忒藩玻耳兹曼常数。公式表明，4黑体的总出射度与物体的温度的四次方成正比。2光电效应分为内光电效应和外光电效应，内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。光电导效应当半导体材料受到光照时，由于吸收光子使其中的载流子浓度的增大，因而导致材料电导率增大，这种现象称为光电导效应。光生伏特效应PN结两边形成内建电场，当光照时产生的光生载流子被内建电场扫向两边，形成电动势，这种现象为光生伏特效应。外光电效应（光电发射效应）在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。3光辐射探测器中的噪声热噪声导体和半导体中的载流子在一定温度下都做无规则的热运动，因而频繁地与原子发生碰撞。它们在两次碰撞之间的自由运动过程中表现出电流，但是它们的自由程长短是不一定的，碰撞后的方向也是任意的。在没有外加电压时，从导体中某一截面看，往左和往右两个方向上都有一定数量的载流子。但是，每一瞬间从两个方向穿过某截面的载流子数目是有差别的，相对于长时间平均值上下有起伏。这种载流子热运动引起的电流起伏或电压起伏称为热噪声。散粒噪声从手中落下的宝珠无规则地落在盘中时，每一瞬间到达盘面的数值有多有少，这些散粒是完全独立的事件。这种随机起伏所形成的噪声为散粒噪声。产生复合噪声1/F噪声这种噪声的功率谱近似与频率成反比。温度噪声由于器件本身温度变化引起的噪声。4光电探测器的特性参数响应率光谱响应率等效噪声功率探测率与比探测率时间常数线性量子效率5光源分相干光源和非相干光源。特性参数辐射效率和发光效率光谱功率分布空间光强分布光源的颜色光源的色温6光源，经常用色温、相关色温和分布温度表示。色温如果辐射源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射出的光的颜色相同，则黑体的这一温度称为该辐射源的色温。相关色温在均匀色度图中，如果光源的色坐标点与某一温度下的黑体辐射的色坐标点最接近，则该黑体的温度称为该光源的相关色温。分布温度辐射源在某一波长范围内辐射的相对光谱功率分布，与黑体在某一温度下辐射的相对光谱功率分布一致，那么该黑体的温度就称为该辐射源的分布温度。7黑体吸收比等于1，能发射所有波长的辐射源叫绝对黑体。气体放电光源利用气体放电原理制成的光源。气体放电光源特点光效率高，节能特点由于不靠灯丝本身发光，电极可以做得牢固紧凑，耐震、抗冲击。寿命长光色适应性强，可在很大范围内变化。8场致发光是固体在电场的作用下将电能直接转换为光能的发光现象，也称电致发光。交流粉末场致发光屏优点光发射角大，光线柔和，寿命长，功耗小，发光响应速度快，不发热；缺点是发光亮度低，驱动电压高和老化快。直流粉末场致发光屏优点是驱动电路简单、制造工艺简单和成本低。薄膜场致发光屏特点是均匀致密，分辨力高，对比度好，驱动电压低9发光二极管的特性参数量子效率发光与电流的关系光谱特性响应时间寿命10PN结光伏效应PN结受光照射时，就会在结区产生电子空穴对。受内建电场的作用，空穴顺着电场运动，电子逆电场运动，最后在结区两边产生一个与内建电场方向相反的光生电动势，这就是光生伏特效应。11光电位置传感器（PSD）是一种对入射到光敏面上的光点位置敏感的PIN型光电二极管，面积较大，其输出新号与光点在光敏面上的位置有关。12PSD工作原理PSD包含有3层，上面为P层，下面为N层，中间为I层，它们全被制作在同一硅片上，P层既是光敏层，还是一个均匀的电阻层，当光照射到PSD的光敏面上是，在入射位置的表面想就产生与光强成比例的电荷，此电荷通过P层向电极流动形成光电流。13光电耦合器件具有体积小，寿命长，无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间隔离，可单向传输新号等特点。14光电导器件是利用半导体材料的光电导效应制成的一种光电探测器件。最典型也是最常用的光电导器件是光敏电阻，光敏电阻是用光电导体制成的光电器件，又称光导管。15真空光电器件是基于外光电效应的光电探测器，它的结构特点是有一个真空管，其他原件都放在真空管中。真空光电器件包括光电管和光电倍增管两类16能够产生光电发射效应的物体称为光电发射体，光电发射体在光电器件中常与阴极相连，故又称为光电阴极。主要作用光电转换。17光电倍增管组成入射窗口入射光的通道光电阴极电子光学系统。作用A是光电阴极发射的光电子尽可能全部汇聚到第一倍增极上，而将其他部分的杂散热电子散射掉，提高信噪比。B使阴极面各处发射的光电子在电子光学系统中渡越时间尽可能相等，这样可以保证光电倍增管的快速响应。电子倍增系统是决定整管灵敏度最关键的部分阳极。收集从末极倍增极光射出的二次电子。18光电倍增管的工作原理光子透过入射窗口入射在光电阴极上，光电阴极受光照激发，表面发射光电子，光电子被光学系统加速和聚焦后入射到第一倍增极上，倍增极将发射出比入射电子数目更多的二次电子。入射电子经N级倍增极倍增后，光电子效应就放大N次，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，在负载上产生信号电压U19为什么电压的稳定度应比测量精度高一个数量级答由放大倍数与光电倍增管所加电压U的关系MA，光电倍增管的放大倍数和阳极输出电流随（）（/（1）所加电压的KN次方指数变化，光电倍增管的阳极电流和放大倍数对高压电源的电压变化非常敏感，如漂移纹波，温度及输入和负载变化，一般情况下，倍增级数N912，因此电压的稳定度应比测量精度高一个数量级。1像管的主要功能是把不可见辐射图像或微弱光图像通过光电阴极和电子光学系统转换成可见光图像，可分为变像管和像增强器2像管的组成光电阴极能把一些辐射图像或亮度低的图像转换成电子图像电子光学系统对电子施加很强电场，使电子获得能量，因而能将光电阴极发出的电子束加速并聚焦成像在荧光屏上，从而实现图像亮度的增强，使荧光屏发射出强得多的光能。荧光屏在高速电子的轰击下将电子图像转换成可见光图像1电磁脉冲（太赫兹波）频率是0110THZ波长是30UM3MM2光纤的传输特性参数传输损耗、色散、容量、抗拉强度、集光本领3光纤由纤芯、包层及外套组成4红外探测器是将红外辐射能转换城电能的一种光敏器件。可分为热探测器和光子探测器5SSPD线阵的三个组成部分为N位完全相同的的光电二极管阵列、N个多路开关、N位数字移位寄存器6CCD的三个组成部分是信号输入部分、电荷转移部分和信号输出部分7固体成像器件分为电荷耦合器件（CCD）和自扫描光电二极管阵列（SSPD）8像管包括変像管和像增强器，二者都具有光谱变换、图像增强和成像的功能二者区别変像管是一种把各种不可见辐射图像转换成可见光图像的真空光电成像器件像增强器是能把微弱的辐射图像增强到人眼可直接观察到的真空光电成像器件9光电倍增管PMT是在光电管的基础上研制出来的一种真空光电器件，结构上增加了电子光学系统和电子倍增级，因此极大提高了检测灵敏度。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5部分10微通道板（MCP）光电倍增管尺寸小电子度越时间短，阳极电流的上升时间几乎降低了一个数量级影响更窄的脉冲或更高频率的辐射。11光敏电阻是用光电导体制成的光电器件。他是在一块均匀光电导体两端加电极，贴在硬质玻璃、云母、高频瓷或其他绝缘材料基板上，两端接有电极引线，封装在带有窗口的金属或塑料外壳内而成。分为本征型光敏电阻和掺杂型光敏电阻13雪崩光电二极管的特征为灵敏度高、响应速度快、噪声等效功率很小、反偏电压高14吸收比等于1、能发射所有波长的辐射源叫绝对黑体16黑体辐射定律为基尔霍