FOTON tepelná energie chemická energie změna el. veličin mechanická

Prezentace na téma: "FOTON tepelná energie chemická energie změna el. veličin mechanická"— Transkript prezentace:

1 FOTON tepelná energie chemická energie změna el. veličin mechanická
změna potenciálu termokonduktivní jev (bolometry) změna geom. rozměrů Golayův detektor termoelektrický jev (termočlánky) pyroelektrický jev (pyroel. detektory) termokapacitní jev (dielektrické detektory)

2 Detektory optického záření
s nepřímou přeměnou s přímou přeměnou

3 Golayův detektor

4 bolometry

5 termočlánky

6 Pyroelektrický detektor
Detektor v rovnováze

7 Snížení pevného náboje zvýšením teploty
Přebytek volného náboje – vznik napětí

8 Zacloněním návrat k původní teplotě a tím i původní
hodnotě polarizace - obnovení nábojové rovnováhy, pevný náboj je plně kompenzován nábojem pohyblivým – nulové napětí

9 Optická propustnost materiálu vstupního okénka

10 spektra absorpčních černí na povrchu detektoru

11 Pyroelektrický detektor
realizace

12 fotovodivost (kontaktní nebo fotoelektromagnetický
Fotoelektrický jev vnější (fotokatoda fotoemitér) vnitřní fotovodivost (kontaktní nebo mikrovlnné koncepce) hustota nosičů (extrinsické a intrinsické fotoodpory) absorpcí pohyblivost tlakem („fotonový vítr“) fotonapěťový jev fotoelektromagnetický jev PN přechod Schottky přechod objemové jevy

13 fotonásobiče

14 Negativní elektronová afinita
fotokatody Klasická fotokatoda Fotokatoda NEA Negativní elektronová afinita

15 Kruhové uspořádání dynod

16 Dynodový násobící systém – zesilovač se šumovým číslem F1

17 Závislost koeficientu sekundární emise na energii primárních elektronů
Termoemisní proudy fotokatodv závislosti na teplotě: 1-AgOCs (S1), 2- SbCsO (S11), 3 – SbNaKCs (S20), 4- SbKCs, 5-SbNaK

18 Napájení elektrod fotonásobiče

19 Vlastnosti fotonásobičů
Relativní změna citlivosti fotonásobiče po zapnutí

20 Časový průběh únavy fotonásobiče – 22 dní přerušovaného měření
Citlivost poklesla na 40% ! U - průběh napětí na fotonásobiči – cykly měření A – citlivost pro osvětlovanou část fotokatody B – citlivost pro neosvětlovanou část fotokatody

21 fotorezistory σ=

22 chlazení Peltierův článek - baterie Kapalný dusík

23 Chlazená clona zvýší citlivost detektoru až 100x
- eliminace tepelného záření okolí

24 fotodiody PN fotodioda s přechodem PN PIN fotodioda se strukturou PIN
LFD (APD) lavinová fotodioda MS fotodioda s přechodem kov-polovodič Schotkyho fotodioda

25 Difúzní a driftové oblasti ve struktuře fotodiody

26 Vliv geometrie struktury fotodiody na spektrální charakteristiku

27 Dynamické vlastnosti fotodiody
Wr – šířka driftové oblasti Wd – šířka difúzní oblasti td - difúzní časová konstanta tr - driftová časová konstanta tRC- časová konstanta RC – vliv sériových odporů difúzních oblastí a barie- rové kapacity přechodu

28 časové konstanty fotodiody Si v závislosti na vlnové délce

29 Zmenšení hodnoty časové konstanty RC
snižováním odporu difúzních oblastí

30 Dynamické vlastnosti fotodiody vliv odporu difúzních oblastí

31 Lavinová fotodioda

32 Homogenizace elektrického pole v oblasti lavinového násobení

33 Kvalitu LFD lze posoudit mapováním průběhu citlivosti po
ploše diody. V místech lokálního zvýšení citlivosti hrozí nebezpečí vzniku mikroplazmat výrazně zhoršujících šumové číslo LFD

34 Závislost ionizačních koeficientů pro elektrony
a díry v závislosti na převrácené hodnotě E pro germanium pro křemík

35 stejná pravděpodobnost pro ionizaci elektrony i děrami ba
a=b stejná pravděpodobnost pro ionizaci elektrony i děrami ba pravděpodobnost ionizace děrami je zanedbatelná

36 Vliv poměru ionizačních koeficientů na dynamické
vlastnosti LFD – zhoršení oproti fotodiodě PIN tr je driftová časová konstanta odpovídající ekvivalentní fotodiodě PIN

37 k=b/a a na nastaveném zisku M
šumové číslo LFD F=Mx v závislosti na poměru ionizačních koeficientů k=b/a a na nastaveném zisku M

38 LFD jako „pevnolátkový fotonásobič“

39 Stabilizace zisku M lavinové fotodiody. Teplotní
závislost zisku je kompenzována změnou napětí ( M s teplotou klesá s napětím roste)