1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (846428), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Устройство электровакуумны х фотоэлементов.о — с катодом на стекле баллона;б — с катодом в виде пластины; 1 — баллон; 2 — фотокатод; з — анод; 4 — выводы; 5 — цоколь.Вольт-амперные и световые характеристики ф отоэлементов. Основнымихарактеристиками фотоэлементов являются: вольт-амперная, отображ аю щая изменение фототока Уф от напряжения и л (при Ф = con st), и световая,показывающая зависимость 1ф от величины светового п оток а Ф (при £7а == con st).В ольт -ам перны е харак т ери ст и к и электронного фотоэлемента показаны на рис.
6-3, а. При малы х U a но все электроны, эмиттированные фотокатодом, попадают на анод. У поверхности катода образуется область отрицательного объемного заряда. При дальнейшем увеличении напряж ения объемный заряд постепенно рассасывается и, наконец, все электроны , вышедшиес поверхности катода, устремляются на анод. Наступает реж им насыщения.Увеличение анодного тока в этом режиме может быть получено только за счетувеличения фотоэмиссни.Световая характ ерист ика электронного фотоэлемента (рис. 6-3, б)отражает прямую пропорциональность между световым п оток ом и фототоком.
Наклон световой характеристики определяется коэффициентом Кв уравнении закона Столетова (6-5):1ф = К Ф .Коэффициент К , численно равный tg а , называется и н т егра л ьн ой чувствит ельност ью и определяет фототок, возникающий при облучении фотоэлемента световым потоком в 1 . лм независимо от его спектрального состава.Для электронных фотоэлементов с сурьмяно-цезиевым катодом безметаллической подложки вольт-амперная и световая характеристики имеютнесколько иной вид (рис. 6-3, в и г).
Прямая пропорциональность меж дуфототоком и световым потоком не сохраняется здесь во всем интервале изменения Ф. Это объясняется полупроводниковой стр ук тур ой катода. Приосвещении катода вследствие протекания тока вдоль его поверхн остп по направлению к выводу потенциал точек катода по мере удаления от выводаизменяется. Рассматриваемая точка катода приобретает тем больший полож ительный потенциал по отношению к выводу, чем дальше она удалена от негон чем больш е фототок. При этом часть электронов возвращается обратнона полож ительно заряженные участки катода, вызывая вторичную эмиссию(рис. 6-4 ). Вследствие вторичной эмиссии анодный ток получается большетока в фотоэлементе с катодом на металлической подложке.Д ля сурьмяно-цезиевых катодов на металлической подложке характеристики не отклоняются от обычных.В реальны х электронных фотоэлементах при Ф — 0 ток 1ф Ф 0.
В цепифотоэлемента протекает так называемый темновой токобусловленныйРис.6-2. Схема включенияфотоэлемента.Рис. 6-3.Характеристики фотоэлементов.а — вольт-амперны схарактеристикиэлектронн ого фотоэлемента; б — световая характеристика электронного фотоэлемента; а '■— нольт-амперпые характеристики фотоэлемента с сурьм яноцезиевым катодом на стекле; г — световаяхарактеристика фотоэлементас сурьмяно-цезиевым катодом на стекле; д — вольт-амперныс характеристики и онн ого фотоэлемента; е — световаяхарактеристика ионного фотоэлемента.термоэлектронной эмиссией с фотокатода, а также токами проводимостипо стекл у.И онные фотоэлементы. Баллоны попных фотоэлементов заполняютсяразреженным газом (при давлении около десятков паскалей).
В этих приборах электроны , двигаясь к аноду, соударяются с молекулами газа. Приопределенном уровне кинетической энергии электронов может произойтиионизация молекул газа. Вновь образованные электроны движ утся к аноду,а полож ительно заряженные попы перемещаются к катоду. Это движениеэлектронов и ионов увеличивает плотность потока заряженных частиц,п анодный ток растет.
Электрический разряд в ионных фотоэлементах темный.В ольт-амперная и световая характеристики ионного фотоэлементаимеют вид, показанный на рис. 6-3, д и е. При малых световых потоках числоф отоэлектронов невелико и ионизация газа незначительна. Между световымп отоком и анодным током сохраняется прямая пропорциональность.
По мереувеличения Ф увеличивается число соударений электронов с молекуламигаза и анодный ток за счет электронов и ионов ионизации возрастает. По этой/ же причине растет анодный ток при повышении анодного напряжения.130"лУвеличение тока в полных фотоэлементах по сравнению с электронными принято характеризовать коэффициентом газового усиленияКг1 ')>. гЛГ(6-7)где 1ф. г — ток в ионном фотоэлементе при рабочем анодном напряжениии некотором значении Ф; /ф — ток- насыщения в вак уум н ом фотоэлементепри той же величине светового потока(рис. 0-3, д ).10.
РабочееОбычно К г- Унапряжение для ионных фотоэлементоввыбирают таким, чтобы в приборе невозник лавинообразный процесс и он и за ции газа (самостоятельный разряд), прикотором бомбардировка катода ионамиможет привести к его разруш ению.В последние годы ионные ф отоэлементы применяются весьма редко.Ч астотные характеристики фото элементовпоказываютзависимостьчувствительности фотоэлемента от частоты изменения интенсивности свеРис. 6-4. Д виж ение электроновтовогопотока,облучающ егофотов фотоэлементе с катодом без подкатод.
На рис. 6-5 приведены длял ож к и .сравнения частотные характеристикиэлектронного и ионного фотоэлементов.Чувствительность ионного фотоэлемента уменьшается при увеличениичастоты за счет инерционности процессов ионизации и рекомбинации, пригазовом разряде, что связано с малой подвижностью ионов. Характеристикаэлектронного фотоэлемента остается линейной вплоть до частот 10е Гц; снижение чувствительности за этой границей объясняется влиянием временипролета электронов при очень больш их частотах изменения интенсивностисветового потока.Рис. 6-5. Частртные характеристики электронного (1) ипонного (2) фотоэлементов.Рис.
6- 6 . Спектральные характеристикифотоэлементовс сурьмяно-цезиевы м (1) и кпслородно-цезиевым (2) катодом.Спектральные характеристики. Важную роль играет монохроматическаячувствительность фотоэлементов К ), т. е. чувствительность к той или инойчасти спектра. Эти свойства фотоэлементов, вернее, их катодов, отражаютсяспектральными характеристиками. Такие характеристики для сурьм яноцезиевого и кислородно-цезиевого катодов показаны на р и с. 6 - 6 .
Для первогокатода характерна повышенная чувствительность к г ол у б ой , а для второгокатода —- к красной части спектра.Определение. Фотоэлектронным умнож ителем называют электровакуумный при бор, в котором ток фотоэлектронной эмиссии усиливается посредством вторичной электронной эмиссии. Устройство фотоэлектронного умножителя п оказано на рис. 6-7.Электроны, эмиттпруемые фотоэлектронным к а т к о м при облучении егосветовым п оток ом , устремляются под воздействием электрического поляк первому д и н оду. Иа его поверхность наносится кислородно-цезиевое,медно-серноцезиевое или другое слож ное покрытие, обеспечивающее коэффициент вторичной эмиссии а > 1 (обычно а = 6 ч- 8).Следовательно, с поверхности первого динода выйдет в а раз большеечисло эл ек трон ов, со второго динода — в о 2 раз большее число электронови т.
д. К ан од у придет поток электронов, умноженный в а п раз, где п —число дпнодов.Рис. 6-7.Устройствожителя.фотоумно1 — фотокатод; 2 — анод;з — вторично-электронные катоды (диноды).К оэф ф ициент усиления ФЭУ. Вообщ е говоря, с фотокатода на первыйдинод попадают не все пф фотоэлектронов. Отношение числа п1 электронов,достигш их п ер в ого динода, к числу электронов иф, создающих ток фотокатода /ф . к% = “Иф ,(6-8)называют эф ф ект ивност ью сбора. Обычно % несколько меньше единицы.Рассеивается часть электронов и по пути от одного динода к другому. Этотпроцесс оценивается эффективностью каскада усиления: г) = 0,7 -г- 0,95.Таким обр а зом , если с фотокатода вышли пф фотоэлектронов, то на первый динод поп адут лф % электронов; на второй динод «ф1|ка11)1 электронови т.
д. На ан од в результате попадутПа= Лф% П Г)¡О;г= 1(6-9)электронов, создающ их анодный фототок /ф. а.ВеличинаМ■/ф. к(6 - 10 )называется коэф ф ициент ом усиления фот оумнож ителя по току.И нтегральная чувствительность фотоумножителя равна произведениюинтегральной чувствительности фотокатода К на коэффициент усиленияфотоумножителяКф — К М .(6-11)П достигает сотен ампер на люмен.К онструкция фотоумножителей. Ч исло типов фотоумножителей, предназначенных для самых различных применений (в телевидении, дозиметрии,ядерной физике, астрономии и др.), весьма велико.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
