2024年光电检测技术核心要点

1、光电效应应按部位不同样分为内光电效应和外光电效应，内光电效应包括（光电导）和

（光生伏特效应）。

2、真空光电器件是一种基于（外光电）效应的器件，它包括（光电管）和（光电倍增管）。

构造特点是有一种真空管，其他元件都放在真空管中

3、光电导器件是基「半导体材料的（光电导）效应制成的，聂经典的光电导器件是（光敏电阻）。

4、硅光电二极管在反偏置条件下日勺工作模式为（光电导），在零偏置条件下的工作模式为（光

生伏特模式）。

5、变象管是一种能把多种（不可见）辐射图像转换成为可见光图像的真空光电成像器件。

6、固体成像器件（CCD）重要有两大类，一类是电荷耦合器件（CCD），另一类是（SSPD）。

CCD电荷转移通道重要有：一是SCCD（表面沟道电荷耦合器件）是电荷包存储在半导体与绝

缘体之间的界面，并沿界面传播;二是BCCD称为体内沟道或埋沟道电荷耦合器件，电荷包存

储在离半导体表面一定深度的体内，并沿着半导体内一定方向传播

7、光电技术室（光子技术）和（电子技术）相结合而形成的一门技术。

8、场致发光有（粉末、薄膜和结型三种形态。

9、常用的光电阴极有正电子亲合势光电阴极（PEA）和负电子亲合势光电阴极（NEA），正电

子亲和势材料光电阴极有哪些（AgQ-Cs,单碱睇化物，多碱睇化物）。

10、根据衬底材料的不同样，硅光电二极管可分为（2DU）型和（2CU）型两种。

11、像增强器是一种能把微弱图像增强到可以使人眼直接观测的真空光电成像器件,因此也

称为（微光管）。

12、光导纤维简称光纤,光纤有（纤芯）、（包层）及（外套）构成。

13、光源按光波在时间,空间上的相位特性可分为（相干）和（非相干）光源。

14、光纤日勺色散有材料色散、（波导色散）和（多模色散）。

15.光纤面板按传像性能分为（一般OFP）、（变放大率的锥形OFP）和（传递倒像的扭像器）。

16、光纤日勺数值孔径体现式为，它是光纤口勺一种基本参数、它反应了光纤的（集光）能力，

决定了能被传播口勺光束的半孔径角

17、真空光电器件是基于伊卜光电）效应的光电探测器，他的构造特点是有一种（真空管），

其他元件都置于（真空管）c

18、根据衬底材料口勺不同样，硅光电电池可分为2DR（以P型硅作基底）型和（2CR：型两

种。

19、根据衬底材料的不同样，硅光点二、三级管可分为2CU和2DU、3CU和3DU

20、为了从数量上描述人眼对多种波长辐射能的相对敏感度，引入视见函数V（f）,视见函

数有（明视见函数）和（暗视见函数）。

21、PMT由哪几部分构成?入射窗口D、光子阴极、电子光学系统、电子倍增系统和光电阳

极。

22、电子光学系统U勺作用是：（1）是光阳极发射的光电子尽量所有汇聚到第一倍增级上，而将

其他部U勺杂散热电子散射掉，提高信噪比。（2）使阴极面上各处发射II勺光电子在电子学系统

的中渡越时间尽量相等

23、PMT的工作原理

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.4.通过倍增后的二次电子由阳极P搜集起来，形成阳极光电流Ip,

在负载RL上产生信号电压0。

22、PMTII勺倍增极构造有几种形式个有什么特点？

（1）鼠笼式：特点构造紧凑，时间响应快。（2）盒栅式：特点光电子搜集率高，均匀性和

稳定性很好，但时间响应稍慢些。（4）白叶窗式，特点：管子均匀性好，输出电流大并且稳定,

响应时间较慢。（5）近贴珊网式，特点:极好H勺均匀性和脉冲线性，抗磁场影响能力强。（6）

微通道板式，特点：响应速度快,抗磁场干扰能力强，线性好

23、什么是二次电子?并阐明二次电子发射过程H勺三个阶段是什么？光电子发射过程的三环

节？

答:当具有足够动能日勺电子轰击倍增极材料时，倍增极表面将发射新日勺电子。称入射的电子为

一次电子，从倍增极表面发射日勺电子为二次电子。

二次电子发射3阶段:（1）材料吸取一次电子日勺能量，激发体内电子到高能态，这些受激电子

称为内二次电子。

（2）内二次电子中初速指向表面H勺那部分像表面运动。（3）抵达界面H勺内二次电子能量不不

大于表面垒的电子发射到真空中成为二次电子。

光电子发射过程日勺三环节：（1）物体吸取光子后体内的耳子被激发到高能态；（2）被激发电

子向表面运动，在运动中因碰撞损失部分能显；（3）克服表面势垒逸出金属表面。

24、简述Si-PlN光电二极管的构造特点,并阐明Si-PIN管的频率特性为何比一般光电二极管

好?p69

25、简述常用像增强器的类型？并指出什么是第一、第二和第三代像增强器，第四代像增强

器在在第三代基础上突破的两个技术是什么?P130

答：1）类型：级联式像增强器、第2代像增强器（微通道板像增强器）、第3代像增强器、

X射线像增强器。2）级联式像增强器由几种分立的单极变像管组合成属于第一代像增强器:

微通道板像增强器属于第三代像增强器;第二代像增强其的微通道板构造配以负电子亲和势

光电阴极构成第三代像增强器。3）突破技术：一是管子采用新材料制成的寿命高、高增益、

低噪声的无膜MCD;二是NEA光电阴极采用R勺自动控制门电流，有助于减小强光下抵达MC

DH勺电子流，以减少强光下图像模糊效应。

26、什么是光电子技术?光电子技术以什么为特性？

光电子技术是：光子技术与电子技术相结合而形成H勺一门技术。重要研窕光与物质中的电子

互相作用及其能量互相转换的有关技术。以光源激光化、传播光纤化、手段电子化、现代电

子学中的理论模式和电子学处理措施光学化为特性:是一门新兴的综合性交叉学科。

27、光源的光谱功率分为哪几种状况?画出每种状况对应日勺分布图？

分为：线状光谱（有若干条明显分割的西线构成）、带状光谱（由某些分开的谱带构成，没个谱

袋中包括许多持续谱线）、持续光谱（光源发出的谱线连成一片）、混合光谱（前三种谱线混合

而成）

28、荧光屏表面蒸镀铝膜H勺作用是：引走荧光屏上积累的电荷，同步防止光反馈，增长发射

光的输出。

29、从传播模式角度考虑，光纤分为：多模光纤和单模光纤。根据折射率变化规律分为阶

跃型和梯度型

31、什么是负电子亲和势光电阴极?具有哪些长处？

NEA是指：将半导体表面做处理是表面区域能弯曲，真空能级降到导带之下，从而使有效地

电子亲和势能变为负值。长处：1）量子率高；2）光谱响应率均匀，且光谱响应延伸到红外。

3）热电子发射小；4）光子口勺能量集中

32、什么是'胖0,电荷？什么是‘胖0'工作模式？弓入‘胖0'电荷的优缺陷？

“胖0”电荷的引入:减少了势阱的深度;减小了信号电荷H勺最大存储量;减少了CCD的动态

范围；增大了器件的转移噪声。P158

36、CCD有哪几部分构成,并阐明每部分H勺作用？为何说CCD是非稳态器件?CCD能否工作，

其电极间距为？P147

1）电耦合器件构成：信号输入部分、电荷转移部分、信号输出部分。信号输入部分作用:将

信号电荷引入到CCDE向第一种转移栅下日勺势阱中;电荷转移部分作用：将反复频率相似.、波

形相似并且彼此间有固定相位关系H勺多相时钟脉冲分组依次加到CCD转移部分的电极上，

是电极按一定规律变化，从而在半导体表面形成一系列分布不对承德陷阱；信号输出部分作

用:讲CCD最终一种转移棚下势阱中的信号电荷引出

2）CCD是运用在电极下SiO2-半导体界面形成的深耗尽层进行工作的，因此属于非稳态器

件

3）CCD能否成功工作首先取决于金属电极排列，需找金属栅极间H勺最佳间隙宽度，一般不不

不大于3um

37、对于CCD来说电荷注入方式有电注入和光注入，什么是电注入？什么是光注入？pl4

7,148

电注入：重要由输入二极管Id和输入栅1g构成。可以将信号电压转换为势阱中等效电荷，

即给输入栅施加适应的电压，在其下面道题表面形成一种耗尽层。在滤波、延迟线和存储器

应用状况下用电注入。

光注入:摄像器件采用H勺唯•注入措施。(P148)光注入过程如下:摄像时光照射到光敏面上,

光子被敏元吸取产生电子一空穴对，多数载流子进入耗尽区以外时时衬底，然后通过接地消

失，少数载流子便被搜集到势阱中成为信号电荷。当输入栅启动后，第一种转移栅上加以时

钟电压时，这些代表光信号口勺少数载流子就会进入到转移栅的势阱中，完毕注入过程。

38、画出ZnCdTe靶的构造图，并阐明每层的作用？pl38

第1层：ZnSe层属于N型半导体，厚50〜lOOnm；无光电效应，其作用是增强对短波

光的吸取，提高整个可见光区的敏捷度。此外它也制止光生空穴向成象面一边扩散，有提高

敏捷度，减小暗电流的作用；

第2层：郁化锌和硫化镉的固溶体(ZnxCd1-xTe),属于P型半导体，厚3~5um；光电效应

重要发生在该层，x值的大小对敏捷度、暗电流和光谱特性均有较大的影响，x值小，敏捷

度高，体内暗电流增大，光谱特性的J峰值波长向长波方面移动;

第3层:无定形三硫化二睇Sb2s3,厚100nm;其作用是减小扫描电子束日勺电子注入效应，减

小暗电流和惰性第1层与第2层之间形成异质结：第2层与第3层之间不形成结。

39、画出CdSe靶"勺构造图，并阐明每层欧J作用?pl38

第1层：沉积在玻璃板上的透明H勺导电层SnO2,作信号电极，属N+;

第2层:是N型CdSe层，它与N+型层SnO2构成对空穴I邰且挡层;CdSe层是异质结CdSe靶

的J基体，厚2微米；是完毕光电转换的光敏层,其禁带宽度为1.7eV,具有良好的光电导特

性；

第3层：亚硒酸镉（CdSe03）层是由CdSe氧化而成，是一层绝缘体，有助于减少暗电流，但

不影响光电敏捷度；

第4层:As2s3层是靶的扫描面，是在高空状态下气湘沉积而成，呈玻璃态，厚0.2微米;

是一种高阻层，禁带宽度为2.3eV,具有很高日勺电阻率。其作用是防止电子进入靶内，形成对

电子的阻挡层，并且承担电荷的积累和储存。

40、什么是MCP?简述微通道板（MCP的工作原理?pl30

微通道板是由成千上万根直径为15-40um,长度为0.6~1.6mm（、J微通道排成欧二维

列阵，简称MCPo

微通道板（MCP）时工作原理：微通道是一根根口勺玻璃管，内壁镀有高阻值二次发射材料，具

有电阻梯度，施加高电压后，内壁出现电位梯度，光电阴极发出的一次电子轰击微通道口勺一端,

发射出的二次电子因电场加速轰击另一端，再发射二次电子，持续发射二次可得约10时四次

方的增益。

41、什么是微通道板（MCP）的自饱和效应？二代像增强器运用该效应处理了什么问题？p

130

在近聚焦式的MCP位增益中，光电阴极和第一微通道板的间距约为0.3mm,级间电压为1