Источники и приёмники Излучения, страница 19

Величину Г/, обратную пороговому потоку ПИ в заданной :диничной) полосе частот, называют о б н а р у ж и т е л ь н о й пособностью: П = 1/Ф„, 1/Вт; Вд =- 1/Фт, Гцы'/Вт. 83 Удельная обнаружительная способность (Гц'п.см/Вт) равна О' = 17Фп' = )асЛ~-ффА1Ф„= Зу У"Л~ ффА /)/ У Чтобы учитывать влияние фоновых засветок на пороговый поток ПИ, вводятпонятие радиационного порогового п о т о к а ПИ Ф аш — порогового потока ПИ в заданной (единичной) полосе частот, шумы которого обусловлены флуктуациями теплового излучения фона заданной температуры. Пороговые параметры относятся к определенному источнику, по которому их снимают.

Для источника с другим спектральным распределением их надо пересчитывать. При измерении Фп, Фпы Ф„', 1Э, 2) в монохроматическом потоке излучения к обозначению добавляют индекс ): Ф,„, Ф„ю Фйм Т1м Т12. Паспортные значения порогового потока и обнаружительной способности вычисляют по измеренным ор„, н У,, ш или Я, „, (т. ш. У 2 ат.ш 1т.ш 7 Ф тш Ф 52 апт Уа 1с у Г'2 Фп = ~та ппт где Ф, — действующее значение потока излучения, Вт (лм).

Удельнуюобнаружительную способность определяют по формуле гаа Ус 1' Яаффа ас Уа)афф4 Ут. шша 1т. шпэа Временные параметры приемников излучения. Собственные постоянные времени ПИ вЂ” т„и т:т, — интервал времени после прекращения воздействия излучения, по истечении которого спадающее по экспоненте напряжение фотосигнала уменьшается в е раз; тп — время после начала воздействия излучения, по истечении которого нарастающее по экспоненте напряжение фотосигнала достигает доли 1 — 1!е = 0,63 от своего максимального значения. Разброс тс и тп для однотипных ПИ не превышает 5 — 10%.

У некоторых ПИ (например, у фоторезисторов) т„~ т„так как процесс рекомбинации носителей у них зависит от квадрата их концентрации (или какого-либо другого закона). У фоторезисторов в первом приближении т определяется временем жизни носителей; у фотоднодов — временем пролета носителей от места их образования до р — п-перехода, где они рекомбинируют; у ФЭ и ФЭУ вЂ” временем пролета носителей от фотокатода до анода с учетом их нензохронности (не одновременный прилет на анод, что дает затяжку); у тепловых приемников— временем тепловых процессов.

Постоянную времени по фронту нарастания и спада сигнала определяют на установке, все измерительные устройства которой должны удовлетворять требованиям стандарта. В установке мо- дулятор и фотозатвор должны формировать трапецеидальные импульсы излучения с фронтом нарастания или спада импульса тфр ( 0,2т, где т — минимальное значение собственной постоянной времени ПИ, взятое нз стандартов или технических условий на ПИ. Длительность импульса потока излучения т„„должна быть больше или равна 5т при скважности 2. Уровень потока излучения 5Фп)а бб~э~фА ( Фшах (100Фп УЛ)эффА э причем для )х', должно быть Я, ( 0,05тфр/С, где С вЂ” емкость установки, Ф. Граничная частота ПИ )„р показывает частоту синусондально модулированного потока излучения, при которой чувствительность ПИ падает до значения 0,707 от чувствительности при немодулированном излучении за счет его инерционности. К электрическим параметрам ПИ относятся темповое сопротивление Я,; динамическое сопротивление Яо = =- бУ!б! при заданной облученности; емкость С.

Сопротивление и емкость ПИ являются важными параметрами, так как они определяют постоянную времени тр,„схемой релаксации электрической цепи ПИ (тр,„— — С)а), которая может быть больше постоянной времени самого ПИ. От сопротивления ПИ зависит уровень его шумов и схема его согласования с усилителем. Сопротивление ПИ зависит от формы приемной фоточувствительной площадки, от наличия фона и охлаждения.

Темповое сопротивление можно вычислить, зная темновой ток 1, и напряжение питания У: )э 2 = У/7то По значениям Л 2 можно определить среднее значение тем нового сопротивления )ах, ср — а'.а эхт2/П. т=! Максимальное отклонение )г, от среднего значения 20, Л)Гт ш,„= ШаХ ~ Ятт — 712, ср ~. Нестабильность темпового сопротивления (%) б)ах = (ь)ах шах%а.

ср) 100 Параметр Х,„определяет местоположение максимума спектральной чувствительности ПИ, а Х' и )с" — наименьшую и наибольшую длины волны монохроматического излучения, при которых монохроматическая чувствительность ПИ падает до О,1 ее максимального значения. Из эксплуатационных параметров следует отметить наиважнейшие — рабочее напряжение ПИ Ур и максимально допустимую рассеиваемую мощность ПИ Рш,„йри 85 которых обеспечиваются номинальные параметры ПИ при длительной его работе в заданных условиях. Характеристики приемников излучения. Спектральные характеристики ПИ определяют спектральный диапазон их работы. Абсолютной спектральной характерис т и к о й чувствительности ПИ 5,оо (Х) называют зависимость монохроматической чувствительности 5ю измеренной в абсолютных единицах, от длины волны падающего на ПИ потока излучения. В большинстве случаев спектральные характеристики ПИ имеют вид плавных кривых с одним максимумом при Х,„.

Измерение абсолютной спектральной характеристики иа практике трудоемко, так как она изменяется не только от серии к серии ПИ, но и зависит от каждого отдельного ПИ внутри серии. Между тем относительная спектральная х а р а к т е р и с т и к а чувствительности ПИ 5 (Х) — зависимость его монохроматической чувствительности, отнесенной к значению максимальной чувствительности, от длины волны регистрируемого излучения — практически не меняется от ПИ к ПИ одного и того же типа, а зависит от материала чувствительного слоя и приводится в справочниках; 5 (Х) = 5,о, (Х)Юк . Зная из справочника 5 (Х) и измерив 5к, можно легко построить 5,о, (Х).

Экспериментально относительную спектральную характеристику чувствительности определяют прн модулированном и не- модулированном потоках излучения. Конструкция установки должна предусматривать одинаковый оптический ход потока излучения от источника до исследуемого н аттестованного ПИ.

В качестве аттестованного ПИ можно использовать неселективный ПИ в необходимой области спектра или селективный с известной спектральной чувствительностью в необходимой области спектра. При святии 5 (Х) требуется, чтобы ПИ работал на линейном участке энергетической характеристики, поэтому рекомендуемый максимальный поток излучения должен быть Е... ~ 10' бэ;,)/ Л7.ФФА. Сначала измеряют по аттестованному ПИ распределение спектральной плотности потока излучения по длине волны на выходе монохроматора (меняя длину волны через 50 — 100 нм, а в области 5к — 10 — 20 нм) в относительных единицах, затем снимают п~ах сигнал с исследуемого ПИ.

Относительную спектральную характеристику чувствительности исследуемого ПИ определяют по формуле 5 (Х) = пктк,/(ткпк,), где п„и тк — показания прибора, регистрирующего сигнал, в цепи исследуемого и аттестованного ПИ; пк и тк, — показания прибора, регистрирующего сигнал, в цепи исследуемого и аттестованного ПИ излучения в максимуме показаний исследуемого ПИ. Если ПИ имеет нелинейную энергетическую характеристику фототока, то относительную спектральную характеристику чувствительности определяют следующим образом: устанавливая последовательно требуемые длины волн, с помощью регулировки режима источника или специального устройства в монохроматоре добиваются неизменного сигнала на выходе исследуемого ПИ, затем это же спектральное распределение измеряют в относительных единицах аттестованным неселективным ПИ. Значение 5 (Х) вычисляют по формуле 5 (Х) = тк~,'ты где тк, — минимальное показание прибора в цепи аттестованного приемника.

На основании полученных результатов строят график 5 (Х) =. =1 (Х), по которому можно определить монохроматическую вольтовую 5гк или токовую 5,к чувствительности исследуемого ПИ на длине волны Х по формуле 5л. = 5())5л.,„, где 5 — вольтовая (токоная) чувствительность исследуемого ~ ~"еах ПИ в максимуме чувствительности. Ее можно измерить заранее или рассчитать по формуле связи интегральной и спектральной чувствительностей Й)г к = 5 або к (Х) с(б1е = 5аос У (Х) Фек (А) Ю = 5 око, „5 (Х) ©и (Х) оь.

Чтобы получить сигнал от всего потока, необходимо проинтегрировать полученное выражение Эффективным потоком излучения Ффф для данного ПИ источника называют поток, который при чув.твительности ПИ, постоянной по всему спектру и равной магимальному значению 5гк, вызвал бы такой же сигнал, какой ва:с ' :ызывает весь падающий реальный поток при реальной спскт- ~ альной чувствительности (относится к параметрам). И н т е: ральный поток от источника равен бэ= ) б„(у)В.

о 87 Следовательно, можно определить и н т е г р а л ь н у ю в о л ь то в у ю ч у в с т в и те л ь н о с т ь Феь (Х) 5 (Х) дХ йЛафф = Феьмах ~ 8 (Х) Фек (Х) 8Х о 5и =- Ф =5кь,„ = 5иь х. (3.1) ее ~Феь(Х)8Х о Отношение интегралов в полученном выражении показывает, какую долю в сложном потоке, падающем на ПИ, составляет эффективный поток Ф,фф для данного ПИ и источника.