光電檢測技術(shù)知識點(diǎn)

1、1、光電效應(yīng)應(yīng)按部位不同分為內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)，內(nèi)光電效應(yīng)包括 光電導(dǎo) 和光生伏特效應(yīng) 。2、真空光電器件是一種基于外光電效應(yīng)的器件，它包括光電管和光電倍增管。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有一個真空管，其他元件都放在真空管中3、光電導(dǎo)器件是基于半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的，最典型的光電導(dǎo)器件是光敏 電阻。4、硅光電二極管在反偏置條件下的工作模式為 光電導(dǎo)，在零偏置條件下的工作模式為 光 生伏特模式 。5、變象管是一種能把各種不可見輻射圖像轉(zhuǎn)換成為可見光圖像的真空光電成像器件。6、 固體成像器件CCD主要有兩大類，一類是電荷耦合器件CCD,另一類是SSPD。CCD電荷轉(zhuǎn)移通道主要有：一是SCCD外表溝道電荷耦

2、合器件是電荷包存儲在半導(dǎo)體與絕緣體之間的界面，并沿界面?zhèn)鬏?；二是BCCD稱為體內(nèi)溝道或埋溝道電荷耦合器件，電荷包存儲在離半導(dǎo)體外表一定深度的體內(nèi)，并沿著半導(dǎo)體內(nèi)一定方向傳輸7、光電技術(shù)室光子技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合而形成的一門技術(shù)。8、場致發(fā)光有粉末、薄膜和結(jié)型三種形態(tài)。9、 常用的光電陰極有正電子親合勢光電陰極PEA和負(fù)電子親合勢光電陰極 NEA，正 電子親和勢材料光電陰極有哪些 Ag-O-Cs單堿銻化物，多堿銻化物。10、 根據(jù)襯底材料的不同，硅光電二極管可分為2DU型和2CU型兩種。11、 像增強(qiáng)器是一種能把微弱圖像增強(qiáng)到可以使人眼直接觀察的真空光電成像器件，因此也 稱為微光管 。12、 光

3、導(dǎo)纖維簡稱光纖，光纖有纖芯、包層及外套組成。13、光源按光波在時間，空間上的相位特征可分為相干和非相干光源。14、 光纖的色散有材料色散、波導(dǎo)色散和多模色散 。15、 光纖面板按傳像性能分為 普通OFP、變放大率的錐形 OFP和傳遞倒像的扭像器。16、 光纖的數(shù)值孔徑表達(dá)式為，它是光纖的一個根本參數(shù)、它反映了光纖的集光能力， 決定了能被傳播的光束的半孔徑角17、 真空光電器件是基于外光電效應(yīng)的光電探測器，他的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有一個真空管， 其他元件都置于真空管 。18、根據(jù)襯底材料的不同，硅光電電池可分為2DR以P型硅作基底型和2CFC型兩種。19、 根據(jù)襯底材料的不同，硅光點(diǎn)二、三級管可分為2CU

4、和2DU、3CU和3DU20、 為了從數(shù)量上描述人眼對各種波長輻射能的相對敏感度，引入視見函數(shù)V f , 視見函 數(shù)有明視見函數(shù)和暗視見函數(shù) 。21、 PMT由哪幾局部組成？入射窗口 D、光子陰極、電子光學(xué)系統(tǒng)、電子倍增系統(tǒng)和光電陽 極。22、電子光學(xué)系統(tǒng)的作用是： 1是光陽極發(fā)射的光電子盡可能全部會聚到第一倍增級上， 而將其他部的雜散熱電子散射掉， 提高信噪比。 2使陰極面上各處發(fā)射的光電子在電子學(xué) 系統(tǒng)的中渡越時間盡可能相等23、P MT的工作原理1.光子透過入射窗口入射在光電陰極K上2 光電陰極K受光照激發(fā)，外表發(fā)射光電子3.光電子被電子光學(xué)系統(tǒng)加速和聚焦后入射到第一倍增極D1 上，將發(fā)

5、射出比入射電子數(shù)更多的二次電子。入射電子經(jīng) N 級倍增后， 光電子數(shù)就放大 N次.4.經(jīng)過倍增后的二次電子由陽極P收集起來，形成陽極光電流 Ip,在負(fù)載RL上產(chǎn)生信號電壓0。22、PMT 的倍增極結(jié)構(gòu)有幾種形式個有什么特點(diǎn)？1 鼠籠式：特點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊,時間響應(yīng)快。 2 盒柵式：特點(diǎn)光電子收集率高,均勻性和 穩(wěn)定性較好,但時間響應(yīng)稍慢些。4百葉窗式,特點(diǎn)：管子均勻性好,輸出電流大并且穩(wěn)定,響應(yīng)時間較慢。 5近貼柵網(wǎng)式, 特點(diǎn)：極好的均勻性和脈沖線性, 抗磁場影響能力強(qiáng)。 6 微通道板式,特點(diǎn)：響應(yīng)速度快,抗磁場干擾能力強(qiáng),線性好23、什么是二次電子？并說明二次電子發(fā)射過程的三個階段是什么？光電子發(fā)

6、射過程的三步 驟？答：當(dāng)具有足夠動能的電子轟擊倍增極材料時, 倍增極外表將發(fā)射新的電子。 稱入射的電子 為一次電子,從倍增極外表發(fā)射的電子為二次電子。二次電子發(fā)射 3階段：1材料吸收一次電子的能量, 激發(fā)體內(nèi)電子到高能態(tài), 這些受激電 子稱為內(nèi)二次電子。3到達(dá)界面的內(nèi)二次電子能量大2內(nèi)二次電子中初速指向外表的那局部像外表運(yùn)動。于外表壘的電子發(fā)射到真空中成為二次電子。光電子發(fā)射過程的三步驟： (1) 物體吸收光子后體內(nèi)的電子被激發(fā)到高能態(tài)； (2) 被激發(fā)電 子向外表運(yùn)動，在運(yùn)動中因碰撞損失局部能量； (3) 克服外表勢壘逸出金屬外表。24、 簡述Si-PIN光電二極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并說明Si-P

7、IN管的頻率特性為什么比普通光電二極 管好？ p6925、 簡述常用像增強(qiáng)器的類型？并指出什么是第一、第二和第三代像增強(qiáng)器， 第四代像增強(qiáng) 器在在第三代根底上突破的兩個技術(shù)是什么？ p130答： 1)類型： 級聯(lián)式像增強(qiáng)器、 第 2代像增強(qiáng)器微通道板像增強(qiáng)器 、第 3代像增強(qiáng) 器 、 X 射線像增強(qiáng)器。 2 級聯(lián)式像增強(qiáng)器由幾個分立的單極變像管組合成屬于第一代像 增強(qiáng)器； 微通道板像增強(qiáng)器屬于第三代像增強(qiáng)器； 第二代像增強(qiáng)其的微通道板結(jié)構(gòu)配以負(fù)電 子親和勢光電陰極構(gòu)成第三代像增強(qiáng)器。3突破技術(shù)： 一是管子采用新材料制成的壽命高、高增益、低噪聲的無膜 MCD;二是NEA光電陰極采用的自動控制門電

8、流，有利于減小強(qiáng)光 下到達(dá) MCD 的電子流，以降低強(qiáng)光以下圖像模糊效應(yīng)。26、什么是光電子技術(shù) ?光電子技術(shù)以什么為特征？光電子技術(shù)是： 光子技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合而形成的一門技術(shù)。 主要研究光與物質(zhì)中的電子 相互作用及其能量相互轉(zhuǎn)換的相關(guān)技術(shù)。 以光源激光化、 傳輸光纖化、 手段電子化、現(xiàn)代電 子學(xué)中的理論模式和電子學(xué)處理方法光學(xué)化為 特征：是一門新興的綜合性交叉學(xué)科。27、光源的光譜功率分為哪幾種情況？畫出每種情況對應(yīng)的分布圖？分為：線狀光譜有假設(shè)干條明顯分割的西線組成 、帶狀光譜 (由一些分開的譜帶組成，沒 個譜袋中包含許多連續(xù)譜線 )、連續(xù)光譜光源發(fā)出的譜線連成一片 、混合光譜前三種譜

9、 線混合而成28、 熒光屏外表蒸鍍鋁膜的作用是：引走熒光屏上積累的電荷，同時防止光反應(yīng)，增加發(fā)射 光的輸出。29、從傳輸模式角度考慮，光纖分為： 多模光纖和單模光纖。根據(jù)折射率變化規(guī)律分為階躍 型和梯度型31、什么是負(fù)電子親和勢光電陰極？具有哪些優(yōu)點(diǎn)？NEA是指：將半導(dǎo)體外表做處理是外表區(qū)域能彎曲， 真空能級降到導(dǎo)帶之下，從而使有效地 電子親和勢能變?yōu)樨?fù)值。 優(yōu)點(diǎn)： 1)量子率高; 2光譜響應(yīng)率均勻， 且光譜響應(yīng)延伸到紅外。 3熱電子發(fā)射小; 4光子的能量集中32、什么是胖 0'電荷？什么是胖 0'工作模式？引入胖 0'電荷的優(yōu)缺點(diǎn)？“胖0電荷的引入：降低了勢阱的深度；

10、減小了信號電荷的最大存儲量；降低了CCD的動態(tài)范圍；增大了器件的轉(zhuǎn)移噪聲。 P15836、CCD有哪幾局部組成，并說明每局部的作用？為什么說CCD是非穩(wěn)態(tài)器件？ CCD能否工作，其電極間距為？ p1471電耦合器件組成：信號輸入局部、電荷轉(zhuǎn)移局部、信號輸出局部。信號輸入局部作用：將 信號電荷引入到 CCD的第一個轉(zhuǎn)移柵下的勢阱中；電荷轉(zhuǎn)移局部作用：將重復(fù)頻率相同、 波形相同并且彼此間有固定相位關(guān)系的多相時鐘脈沖分組依次加到CCD轉(zhuǎn)移局部的電極上，是電極按一定規(guī)律變化， 從而在半導(dǎo)體外表形成一系列分布不對承德陷阱； 信號輸出局部作 用：講CCD最后一個轉(zhuǎn)移柵下勢阱中的信號電荷引出2CCD是利用在

11、電極下 SiO2-半導(dǎo)體界面形成的深耗盡層進(jìn)行工作的，所以屬于非穩(wěn)態(tài)器件3CCD能否成功工作首先取決于金屬電極排列，需找金屬柵極間的最正確間隙寬度，一般 小于 3um 37、對于 CCD 來說電荷注入方式有電注入和光注入，什么是電注入？什么是光注入？ p147,148電注入：主要由輸入二極管 Id 和輸入柵 Ig 組成。可以將信號電壓轉(zhuǎn)換為勢阱中等效電荷， 即給輸入柵施加適應(yīng)的電壓， 在其下面道題外表形成一個耗盡層。 在濾波、 延遲線和存儲器 應(yīng)用情況下用電注入。光注入：攝像器件采取的唯一注入方法。P148光注入過程如下：攝像時光照射到光敏面上，光子被敏元吸收產(chǎn)生電子一空穴對， 多數(shù)載流子進(jìn)入

12、耗盡區(qū)以外的的襯底， 然后通過接 地消失， 少數(shù)載流子便被收集到勢阱中成為信號電荷。 當(dāng)輸入柵開啟后， 第一個轉(zhuǎn)移柵上加 以時鐘電壓時，這些代表光信號的少數(shù)載流子就會進(jìn)入到轉(zhuǎn)移柵的勢阱中，完成注入過程。38、畫出ZnCdTe靶的結(jié)構(gòu)圖，并說明每層的作用？p138第1層：ZnSe層屬于N型半導(dǎo)體，厚50100nm ;無光電效應(yīng)，其作用是增強(qiáng)對短波光的 吸收， 提高整個可見光區(qū)的靈敏度。 另外它也阻止光生空穴向成象面一邊擴(kuò)散， 有提高靈敏 度，減小暗電流的作用；第2層：碲化鋅和碲化鎘的固溶體 Zn xCdl-xTQ,屬于P型半導(dǎo)體，厚 35卩m ;光電效 應(yīng)主要發(fā)生在該層，x值的大小對靈敏度、暗電

13、流和光譜特性都有較大的影響，x值小，靈敏度高，體內(nèi)暗電流增大，光譜特性的峰值波長向長波方面移動；第3層：無定形三硫化二銻 Sb2S3厚100nm；其作用是減小掃描電子束的電子注入效應(yīng)， 減小暗電流和惰性 第 1 層與第 2 層之間形成異質(zhì)結(jié)；第 2 層與第 3 層之間不形成結(jié)。第1層：沉積在玻璃板上的透明的導(dǎo)電層SnO2,作信號電極，屬N+;第2層：是N型CdSe層,它與N+型層SnO2構(gòu)成對空穴的阻擋層；CdSe層是異質(zhì)結(jié)CdSe靶的基體，厚2微米；是完成光電轉(zhuǎn)換的光敏層，其禁帶寬度為1.7eV,具有良好的光電導(dǎo)特性； 第3層：亞硒酸鎘CdSeO3層是由CdSe氧化而成,是一層絕緣體，有利于

14、降低暗電流，但不影 響光電靈敏度；第4層：As2S3層是靶的掃描面，是在高空狀態(tài)下氣湘沉積而成，呈玻璃態(tài)，厚0.2微米;是一個高阻層，禁帶寬度為2.3eV，具有很高的電阻率。其作用是防止電子進(jìn)入靶內(nèi)，形成對電子的阻擋層，并且承當(dāng)電荷的積累和儲存。40、什么是MCP?簡述微通道板MCP的工作原理？ p130微通道板是由成千上萬根直徑為1540卩m、長度為0.61.6mm的微通道排成的二維列陣，簡稱 MCP。微通道板MCP的工作原理：微通道是一根根的玻璃管，內(nèi)壁鍍有高阻值二次發(fā)射材料， 具有電阻梯度， 施加高電壓后， 內(nèi)壁出現(xiàn)電位梯度， 光電陰極發(fā)出的一次電子轟擊微通道的 一端，發(fā)射出的二次電子因

15、電場加速轟擊另一端，再發(fā)射二次電子，連續(xù)發(fā)射二次可得約 10的四次方的增益。41、 什么是微通道板MCP的自飽和效應(yīng)？二代像增強(qiáng)器利用該效應(yīng)解決了什么問題？p130在近聚焦式的 MCP 位增益中，光電陰極和第一微通道板的間距約為 0.3mm ，級間電壓為 150V,第二微通道板和陰極的間距為1.5mm,級間電壓為300V,外加偏置電壓的變化只改變微通道板上的電壓，可以調(diào)節(jié)總增益第二代像增強(qiáng)器利用它代替電子光學(xué)系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)電子圖像的增強(qiáng)。 在第二代增強(qiáng)器中光電陰 極的光電在電場作用下，進(jìn)入微通道板輸入端，經(jīng)MCP電子倍增加速后到達(dá)熒光屏上，輸出光學(xué)圖像。42、 以p型N溝道MOS電容器為例，說明勢阱存儲電荷的原理。第七章43、 什么是光纖面板？簡述光纖面板由哪幾種玻璃組成？每種玻璃的作用？p197用多根單光纖經(jīng)熱壓工藝而制成真空氣密性良好的光纖棒,然后進(jìn)行切片、 拋光而成的一種可傳遞光學(xué)圖像的光纖器件；光纖面板主要由 3 種玻璃組成,芯玻璃,包皮玻璃和光吸玻璃芯玻璃：是一種高折射率，是光的通路； 包皮玻璃為低折射率玻璃，起界面全反射作用；光吸收玻璃是一種不透明的黑色玻璃， 作