|
|
|
ОХЛАЖДАЕМЫЕ ДЕТЕКТОРЫДля работы с объектами, испускающими фотоны с энергией в диапазоне 2 эВ и выше, подходят квантовые детекторы, используемые при комнатной температуре. Для меньших энергий (для более длинных волн) требуются полупроводниковые устройства, обладающие более узкой зоной запрещенных энергий. 
Рис. 14.16. Рабочие диапазоны некоторых И К детекторов
Однако даже в квантовых детекторах с достаточно небольшой
зоной запрещенных энергий при комнатной температуре собственные внутренние шумы
намного превышают полезный сигнал. Другими словами, детектор в этом случае
будет измерять собственное тепловое излучение. Уровень шума зависит от
температуры, поэтому при детектировании фотонов с низкой энергией отношение
сигнал/шум может стать таким маленьким, что о точности измерений говорить не
приходится. По этой причине при работе в среднем и дальнем ИК спектральном
диапазоне детектор не только должен обладать узкой зоной запрещенных энергий,
но его необходимо охлаждать до температуры, при той внутренние шумы
уменьшаются до приемлемого уровня. На рис. 14.16 отображены типичные спектральные
характеристики некоторых детекторов с рекомендуемыми рабочими температурами. Принцип действия криогенно охлаждаемых детекторов почти такой же как, и у
фоторезисторов, за исключением того, что они определяют излучение больших длин
волн и работают при значительно более низких температурах. Поэтому конструкции
охлаждаемых детекторов и фоторезисторов сильно отличаются друг от друга. В
зависимости от требуемой чувствительности и рабочей длины волны выбирается один
из следующих типов охлаждаемых детекторов, изготовливаемых на основе: сульфида
свинца (PbS), арсенида индия (InAs), германия (Ge), селенида свинца (PbSe) или
сплава МСТ из ртути-кадмия-теллурида (HgCdTe).
Охлаждение смещает частотные характеристики в сторону
больших длин волн и улучшает чувствительность детектора. Однако быстродействие
PbS и PbSe детекторов при охлаждении несколько снижается. В детекторах для
понижения температуры могут применяться разные методы: охлаждение сухим льдом,
жидким азотом или сжиженным гелием (рис. 14.17), а также термоэлектрическое
охлаждение, основанное на эффекте Пельтье (см. раздел 3.9 главы 3). В таблице
14.2 приведены типичные характеристики МСТ детекторов.
Рис. 14.17. Криогенно охлаждаемые МСТ квантовые ИК-детекторы
А -чертеж детектора с охладителем Дьюара (размеры приведены в мм), Б — внешний
вид детектора Дьюара и герметичного датчика излучений
Таблица 14.2. Типовые характеристики МСТ детекторов, работающих в дальнем ИК спектральном диапазоне
Детекторы с криогенным охлаждением применяются для измерения оптической мощности в широком спектральном диапазоне, определения температуры тепловых процессов и получения тепловых образов, детектирования количественного содержиния воды и проведения газового анализа. На рис. 14.18 отображены спектры поглощения разных молекул газов. Из рисунка видно, что молекулы воды сильнее всего поглощают фотоны с длинами волн 1.1, 1.4, 1.9 и 2.7мкм. Поэтому для определения содержания воды, к примеру, в каком-то топливе, на исследуемый и эталонный образцы направляется монохромныйй свет. Отраженный свет детектируется и находится отношение отраженных излучений в разных зонах поглощения. Анализатор газов, исследуя поглоще— 
Рис. 14.18. Спектр поглощения молекул газа
ние в ИК области спектра, определяет плотность газов (в
данном случае, водяных паров). Таким же образом можно определять состав
выхлопных газов автомобиля (СО, НС, С02), проводить контроль загрязнения атмосферы
(СО, SO, N02), утечек топлива (СН4, С3Н2) и т.д.
.
Информация исключительно в ознакомительных целях. При использовании материалов этого сайта ссылка обязательна.Правообладатели статей являются их правообладателями. |
По вопросам размещения статей пишите на email:
|
