Спектрального отношения

Для спектрального диапазона, освоенного опто-электроникой (видимая и близкая инфракрасная области), фотоприемники изготовляют на основе материалов Д2Я8(1п5, ZnSe, IruCdi-^Se, CdS, CdSe, CdTe, CdS*

При выборе спектрального диапазона измерений нужно учитывать, что вместе с поглощением свободными носителями заряда на определенных участках спектра может влиять поглощение примесями и фононами. Для того чтобы избежать ошибок в определении концентрации носителей заряда, в рабочем спектральном диапазоне другие механизмы поглощения должны проявляться менее интенсивно.

Влияние спектральной зависимости сдвига фаз на результаты измерений может быть учтено в виде поправки к формуле (6.47) в зависимости от выбранного спектрального диапазона и удельного сопротивления подложки. В методе фурье-спектромеТрии за счет многократного сканирования подвижного зеркала можно существенно уменьшить случайную погрешность и обеспечить более высокую точность измерения толщины эпитаксиального слоя.

Практически к безызлучательным актам рекомбинации следует отнести и такие, при которых генерируют фотоны с энергией, много меньшей ширины запрещенной зоны <§(3. Получающееся при этом «длинноволновое» излучение выходит из рабочего спектрального диапазона излучателя и теряется при передаче оптического сигнала.

Основными параметрами фотокатодов являются интегральная и монохроматическая токовая чувствительности, квантовый выход, удельное сопротивление 1 см2 площади фоточувствительного слоя, плотность тока термоэлектронной эмиссии при комнатной температуре. В зависимости от спектрального диапазона фотокатоды разделяют на работающие в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях излучения. Фотоэлементы классифицируются на основе конструктивных признаков фотокатодов. В соответствии с этим все фотоэлементы можно разбить на три группы:

Оптимальные параметры большинства приемников излучения реализуются при пониженных температурах. Для полупроводниковых фотоприемников в зависимости от материала и спектрального диапазона температура охлаждения изменяется от 80 до 300К. Приемниками излучения в длинноволновой' части ИК излучения (13,5 — 8 мкм) достигается^, максимальная обнаружительная способность при 80—120 К (CdTe —HgTe, PbTe—SnSe, Cd— Hg—Те); в интервале длин волн 2 —7,3мкм при использовании фотоприемников из inSb уровень охлаждения также близок к азотному (80 — 105 К), для фотоприемников из PbSe приемлемыми являются и более высокие температуры охлаждения (195 — 230 К и выше); аналогичен температурный диапазон Охлаждения и для фотоприемников из P.bS (1,2—38 мкм). Для приемников из InAs (2,5— 3,8 мкм) рабочий интервал температур 195 — 320 К, для приемников из GeSe, GaAs (0,6—1,7 мкм) —от 295 до 350 К. Малые габаритные размеры приемников излучения создают благоприятные условия для 'их охлаждения термоэлектри-

Планарный ЛФД имеет низкие темновые токи, что позволяет в области низких частот регистрировать мощность на уровне пиковатт. При -рабочем напряжении» 130 В квантовая эффективность т)=80% для спектрального диапазона 0,6... 0,94 мкм, постоянная времен»; 0,4 не, коэффициент умножения около 100.

/сл>5 Гц при диаметре пучка ОКГ4— 10 мм и угловой расходимости не более 2°. Прибор ЙМО-2-2 может быть аттестован в любой точке спектрального диапазона 0,49—10,6 мкм при наличии соответствующего ОКГ.

Поверка осуществляется сличением с образцовым средством измерения средней мощности ОКГ 1-го разряда на одной из длин волн (0,49 или 0,63 мкм) спектрального диапазона и поэлементной аттестацией на границах спектрального диапазона поверяемого прибора. Методика поверки изложена в техническом описании.

Как указывалось выше, анализ соответствия выбираемых элементов (в данном случае — фильтра и приемника) заданным требованиям следует вести одновременно, т. е. задачу выбора оптического фильтра не следует отделять от задачи выбора приемника. Рассмотрим, как достаточно просто можно это сделать. Обычно предварительно производится выбор сравнительно широкого спектрального диапазона, в котором может работать оптико-электронный прибор. Выбор этого диапазона может зависеть от тех приемников лучистой энергии, которые находятся в распоряжении разработчика, от заданных условий работы прибора, от типа излучателя и многих других факторов.

выбираемого спектрального диапазона, они включают в себя главным образом характеристики излучателей и оптической системы (SB3n, I, 5BX, S*, г. ), а также некоторые

и s'xTxr\ , внутри диапазона Я2 — Я2 выбирается ряд поддиапазонов, для которых определяют площади кривых s\xir'\- T°T поддиапазон, для которого отношение площади Qa к площади Q,j> равно или превышает заданную величину, может быть выбран в качестве диапазона пропускания оптического фильтра. Такие построения и вычисления можно вести, изменяя на какую-то величину ДЯ лишь одну из границ спектрального диапазона, например коротковолновую границу среза, задаваясь последовательно значениями Я,; Л,-[-М,; Я1П-2ДЯ; Я1-J- ЗДЯ; . . ., Я,--А:ДЯ, ... и так далее до Я2 — ДЯ. Строя график, где по оси абсцисс откладываются значения Я1--?ДЯ, а по оси ординат ¦—величины QH и отношения фи/С?ф, можно определить не только границы искомого спектрального поддиапазона, в котором Qn/Q превышает заданную величину, но и величину относительной потери сигнала от наблюдаемого источника, которая возникает за счёт уменьшения рабочего спектрального диапазона от Х1 — Я2 до Я,--?-ДЯ — Я2.

Пирометры делятся на энергетические и спектрального отношения. В первом случае используют зависимость энергетической яркости объекта от температуры, а во втором — зависимость распределения спектральной плотности энергетической яркости от температуры (зависимость отношения энергетических яркостей в двух или нескольких спектральных интервалах от температуры). К энергетическим пирометрам относятся пирометры частичного и полного излучения, а также квазимонохроматические.

нуля до бесконечности, а во втором она фиксирована). Пирометры спектрального отношения называют также цветовыми, а измеряемую ими температуру — цветовой.

Пирометры спектрального отношения. Записав формулу Вина для двух длин волн Кг и Я,2. получают исходное уравнение для определения температуры, называемой цветовой, в зависимости от соотношения спектральных плотностей излучения объекта соответствующих длин волн:

Как следует из последнего выражения, реализация пирометров спектрального отношения значительно сложнее пирометров частичного и полного излучения.

Упрощенная схема пирометра спектрального отношения приведена на 22.5. Излучение исследуемого объекта / фокусируется объективом 2 и попадает через обтюратор 3 на приемник излучения 4. Обтюратор содержит не менее двух светофильтров, выделяющих два или более участка спектра. Вращение обтюратора осуществляется с помощью двигателя 5. Усиленный усилителем 6 сигнал поступает на счетно-решающий прибор, на выходе которого включен выходной указатель.

Пирометры спектрального отношения измеряют температуру в диапазоне 200...2800 °С с основной погрешностью 1...2 % и быстродействием 0,05...2,5 с.

Поскольку пирометры градуируются по модели абсолютно черного тела, при использовании энергетических пирометров необходимо знать излучательную способность реальных тел, а для пирометров спектрального отношения — отношение излучательных способностей этих тел в рабочих спектральных диапазонах пирометра. Показания энергетических пирометров ниже действительной температуры тела, а показания пирометров спектрального отношения могут быть как ниже, так и выше действительной температуры.

Преимущества пирометров спектрального отношения сказываются в условиях неселективного поглощения излучения промежуточной средой, в условиях частичного перекрытия поля зрения пирометра. При измерении температуры в условиях кратковременных помех более интенсивного излучения, например раскаленных пылинок сажи, лучше использовать пирометры полного излучения с инерционными приемниками, производящими как бы интегрирование входящей информации, либо пирометры частичного излучения с интегрированием входного сигнала.

— спектрального отношения 332 Погрешности измерения 10, 31, 194 ------, общие вопросы оценивания 40

Пирометры делятся на энергетические и спектрального отношения. В первом случае используют зависимость энергетической яркости объекта от температуры, а во втором — зависимость распределения спектральной плотности энергетической яркости от температуры (зависимость отношения энергетических яркостей в двух или нескольких спектральных интервалах от температуры). К энергетическим пирометрам относятся пирометры частичного и полного излучения, а также квазимонохроматические,

нуля до бесконечности, а во втором она фиксирована). Пирометры спектрального отношения называют также цветовыми, а измеряемую ими температуру — цветовой.