Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Приемники света

Приемники света (далее П), устройства, изменение состояния которых (реакция) под действием потока оптического излучения служит для обнаружения этого излучения, его измерения, а также для фиксации и анализа оптических изображений излучающих объектов; наиболее обширный класс приемников излучения. В П энергия излучения оптического диапазона преобразуется в др. виды энергии. Важными параметрами, характеризующими свойства и возможности различных типов П, являются: пороговая чувствительность - минимальный поток излучения, который может быть обнаружен на фоне собственных шумов П; коэффициент преобразования (относительная чувствительность), который связывает падающий на П поток излучения с величиной сигнала на выходе П; постоянная времени - время, за которое сигнал на выходе П нарастает до определенного уровня (этот параметр служит мерой способности П регистрировать оптические сигналы минимальной длительности); спектральная характеристика - зависимость чувствительности П от длины волны излучения. П, у которых чувствительность слабо зависит от длины волны в широком диапазоне длин волн, называются неселективными, в отличие от селективных П, имеющих на спектральной характеристике четко выраженные максимумы и (или) минимумы.

  П подразделяют на тепловые, фотоэлектрические, механические и К тепловым П относятся термоэлементы, металлические и полупроводниковые болометры, молекулярные радиометры, оптико-акустические П Из них наиболее распространены термоэлементы и вакуумные болометры. Изменение температуры поглощающей свет поверхности термоэлемента приводит к появлению в нем термо-эдс. Повышенной чувствительностью обладают последовательные соединения нескольких термоэлементов, называемых термостолбиками. В оптико-акустических (пневматических) П регистрируется увеличение объема газа, нагреваемого поглощенным излучением. К тепловым П, применяемым в инфракрасном (ИК) диапазоне, относятся и жидкие кристаллы, которые при нагреве излучением изменяют цвет. Тепловые П, как правило, неселективны и пригодны для измерений лучистой энергии в широкой области спектра (200 нм - 20 мкм; иногда до 1000 мкм). Пороговая чувствительность лучших тепловых П ~10-10-10-11 вт, а постоянная времени в большинстве случаев составляет 10-1 -10-3 сек.

  Фотоэлектрические П разделяют на П с внешним и внутренним фотоэффектом. Фотоэлектрические П включают фотоэлементы, фотоэлектронные умножители, фотосопротивления (см. Фоторезистор), фотодиоды, электроннооптические преобразователи, П с фотоэлектромагнитным эффектом, квантовые усилители оптического диапазона. Эти П селективны, и их реакция зависит от величин энергий отдельных поглощенных фотонов. Спектральная чувствительность П с внешним фотоэффектом имеет характерную длинноволновую ("красную") границу в области 0,6-1,2 мкм, определяемую природой вещества П (см. Работа выхода). Пороговая чувствительность П с внешним фотоэффектом может быть доведена до 10-12-10-15 вт при постоянной времени менее 10-9 сек (для электроннооптических преобразователей до 10-12 сек). Чувствительность т. н. счетчиков фотонов еще выше - до 10-17 вт/сек. Преимуществом фотосопротивлений, фотодиодов и П с фотоэлектромагнитным эффектом относительно П с внешним фотоэффектом является их работоспособность в далекой И К области спектра (10-30 мкм). Предельная чувствительность фотосопротивлений (в полосе частот шириной 1 гц) составляет 10-10-10-12 вт при постоянной времени 10-5-10-7 сек. Для регистрации сверхкоротких импульсов лазерного излучения ИК диапазона в СССР разработан новый вид П, в которых используется эффект увлечения свободных электронов в полупроводниках фотонами. При поглощении света электронами вместе с энергией падающей световой волны поглощается и ее импульс (количество движения). Перераспределение импульса между решеткой полупроводника и свободными электронами приводит к появлению упорядоченного движения (увлечения) электронов относительно решетки и регистрируется в виде тока или эдс. П этого типа обладают высоким временным разрешением (постоянная времени ~ 10-11-10-10 сек); они не требуют принудительного охлаждения и использования источников питания.

  Механические (пондеромоторные) П обычно выполняются в виде крутильных весов и реагируют на давление света. Они применяются сравнительно нечасто, т.к. очень чувствительны к вибрациям и различным тепловым процессам.

  К фотохимическим П относятся все виды фотослоев, используемые в современной фотографии. В отличие от тепловых и фотоэлектрических П, фотослой суммирует фотохимическое действие излучения. При этом по оптической плотности почернения слоя прямо измеряется энергия излучения.

  К П могут быть отнесены и глаза живых существ. Область спектра, в которой чувствителен глаз человека (0,4-0,8 мкм), называется видимой областью. Человеческий глаз - селективный П с максимальной чувствительностью около 555 нм. Адаптированный в темноте глаз человека (см. Адаптация физиологическая) имеет пороговую чувствительность ~ 10-17 вт/сек, что соответствует нескольким десяткам фотонов в 1 сек. Глаза др. живых существ (млекопитающих, птиц, рыб, насекомых) отличает большое разнообразие свойств (см. Глаз, Зрения органы). В частности, глаза некоторых насекомых реагируют на поляризацию света.

 

  Лит.: Марков М. Н., Приемники инфракрасного излучения, М., 1968; Фотоэлектронные приборы, М., 1965; Зайдель И. Н., Куренков Г. И., Электроннооптические преобразователи, М., 1970; Шишловский А. А., Прикладная физическая оптика, М., 1961; Росс М., Лазерные приемники, пер. с англ., М., 1969.

  Л. Н. Капорский.


Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 04.10.2022 00:28:33