Головна

   Велика Радянська Енциклопедія

Приймачі випромінювання

   
 

Приймачі випромінювання, пристрої для перетворення сигналів електромагнітного випромінювання (у діапазоні від рентгенівських променів з довжиною хвилі l = 10 -9 см до радіохвиль з l = 10 -1 см, про приймачах електромагнітного випромінювання з меншою довжиною хвилі див. в ст. Детектори ядерних випромінювань ) в сигнали ін фізичної природи з метою їх виявлення та використання (вивчення) інформації, яку вони несуть. П. і. часто є одними з основних вузлів автоматичних приладів і систем управління. Вони грають важливу роль в наукових дослідженнях, наприклад в спектроскопії , квантової електроніці та астрономії. Перетворення сигналів в П. і. здійснюється в процесі взаємодії поля електромагнітного випромінювання з тим чи іншим речовиною; поле змінює енергетичні стани електронів, атомів або молекул речовини, і ці зміни реєструються.

Існують різні типи П. і., в яких використовуються речовини в різних агрегатних станах. Так, наприклад, випромінювання може ионизовать газ, викликаючи в ньому електричний розряд; в цьому випадку реєструється імпульс струму або напруги, а П. і. називається лічильником фотонів. Можлива реєстрація збільшення обсягу газу, що нагрівається поглинутим випромінюванням; такий принцип дії оптико-акустичних (пневматичних) П. і., Які можуть працювати у всій зазначеної області спектра, але частіше застосовуються в далекій інфрачервоній (ІЧ) області в діапазоні довжин хвиль 50-1000 мкм. Саму велику групу складають П. і. з чутливого до випромінювання твердої речовини. До них відносяться болометри , у яких при поглинанні випромінювання змінюється опір електричному струму; термоелементи , реакція яких на нагрів випромінюванням полягає в появі термо-ерс; піроелектричні П. і., що виготовляються з кристалів сегнетоелектриків - при взаємодії з випромінюванням на їх поверхні з'являється статичний електричний заряд. Всі ці П. і. відносяться до теплових П. і., т.к. в механізм перетворення енергії в них основну роль грає нагрів речовини випромінюванням. Вони застосовуються у всій розглянутій області спектра.

У фотоелектричних П. і. випромінювання безпосередньо впливає на електрони речовини (головним чином в явищах зовнішнього і внутрішнього фотоефекту ). Фотоелементи и фотоелектронні помножувачі (зовнішній фотоефект, або фотоелектронна емісія ) використовуються в основному при l <1 -2 мкм, тоді як фотосопротівленія (див. Фоторезистор ), фотодіоди та ін П. і. з внутрішнім фотоефектом чутливі до випромінювання аж до субміліметрового діапазону радіочастот. При більш коротких l з розглянутої області спектра фотоелектронні помножувачі і напівпровідникові лавинні фотодіоди можуть працювати в режимі лічильників фотонів (існують також лічильники фотонів, в яких використовується ефект іонізації рідини або твердого тіла випромінюванням). У далекому ІК і субміліметровому діапазонах застосовують П. і., В яких фотони не змінюють концентрацію електронів провідності в твердому тілі, а або змінюють їх рухливість (див. Рухливість іонів і електронів ), або чинять тиск на електрони шляхом передачі їм імпульсу (ефект захоплення електронів фотонами, докладніше див Приймачі світла ). Фотоелектричні П. і. для діапазону 5 -1000 мкм потребують охолодження до 4-77 К, причому їх робоча температура повинна бути тим нижче, чим більше довжина хвилі реєстрованого випромінювання. При низьких робочих температурах для прийому випромінювання використовується також явище надпровідності та пов'язані з ним ефекти (П. і., засновані на Джозефсона ефекті , надпровідні болометричні П. і. та ін.)

Поряд з одноелементними П. і. існують багатоелементні П. і. з окремими прийомними елементами, дискретно або безперервно розподіленими по поверхні. Вони служать для отримання двовимірного зображення випромінюючого об'єкта. Класичним прикладом таких П. і. є фотопластинки та фотоплівки. До них відносяться також електроннооптичні перетворювачі (працюють при l ? 1,2 мкм ), телевізійні передавальні трубки, люмінесцентні перетворювачі (з т. н. тепловим гасінням для всієї розглянутої області спектра і "вспалахо" для випромінювання з l ~ 2 мкм ), многоплощадочние напівпровідникові болометри і фотосопротівленія (з сірчистого свинцю - до l ~ 3,5 мкм, з сурм'янистого індію - до l ~ 5,5 мкм ), евапорографи, в яких випаровується нагреваемая випромінюванням плівка масла, та ін

Важливий параметр будь-якого П. і. - відношення корисного сигналу до рівня перешкод; в процесі перетворення П. і. не повинен суттєво погіршувати цю величину. Здатність П. і. реєструвати сигнали мінімальної тривалості характеризується його постійної часу. Для практичних цілей важливі такі характеристики П. і., як коефіцієнт перетворення і порогова чутливість - величина мінімального сигналу, що виявляється П. і. Чутливість кращих лічильників і фотопомножувачів така, що дозволяє реєструвати окремі фотони падаючого випромінювання. П. і. ІК діапазону менш чутливі. Величина D *, зворотна порогової чутливості П. і., віднесеної до одиниці смуги робочих частот і до одиниці площі приємний поверхні, для теплових П. і. досягає 10 9, для фотоелектричних - 10 12 (для l ~ 3 мкм ) і 10 10 -10 11 (для l ~ 1000 мкм ), постійна часу електроннооптичних перетворювачів - до 10 -12 сек, спеціальних фотоелементів - до 10 -9 сек, фотоелектричних П. і. з внутрішнім фотоефектом - 10 -7 сек, в деяких випадках (наприклад, у домішкових фотосопротивлений) - до 10 -10 сек, теплових П. і. - до 10 -9 сек, але частіше (при високих D * ) 10 -2 - 10 -3 сек.

© М. Н. Марков.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
© 2014-2022  vre.pp.ua