传感器58章光电式1.ppt

传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性第第8章章光电式传感器光电式传感器l是把是把光信号光信号（红外、可见及紫外（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件光辐射）转变成为电信号的器件。l以以光电器件光电器件作为转换元件作为转换元件.v特点：特点：非接触、响应快、性能可非接触、响应快、性能可靠靠传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性8-1概述概述lX1表示被测量能表示被测量能直接直接引起光量变化的引起光量变化的检测方式检测方式，lX2表示被测量在光表示被测量在光传播过程传播过程中调制光量的中调制光量的检测方式检测方式。光，可以直接作为被检测量光，可以直接作为被检测量X1，亦可作为被测量，亦可作为被测量X2的中的中间媒介间媒介传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性硅光电池硅光电池反反射射型型光光电电传传感感器器光电管光电管传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性冲床安全保护器 光电保护响应时间光电保护响应时间20ms，光电保护工作寿命，光电保护工作寿命106次，次，紧急制动时间紧急制动时间200ms，传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性光光的的特特性性常常用用光光源源光电效应光电效应外光电效应外光电效应内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光生伏特效应光生伏特效应光的光的调制调制波长波长频率频率能量能量光电转换元件光电转换元件光源光源光通路光通路光电阻光电阻光电管光电管光电池光电池传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性8-2光源光源8-2-1对光源的要求对光源的要求1、必须有足够的照度、必须有足够的照度2、应保证均匀、无遮挡或阴影、应保证均匀、无遮挡或阴影3、照射方式应符合测量方式、照射方式应符合测量方式4、发热量尽可能小、发热量尽可能小5、必需具有合适的光谱范围、必需具有合适的光谱范围传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性8.2-2光的特性波长、频率、能量光的特性波长、频率、能量一、波长一、波长l光是电磁波谱中一员，按波长划分：光是电磁波谱中一员，按波长划分：波长：波长：10纳米纳米1毫米毫米电电磁磁波波光波光波微波微波无无线线电电波波超短波超短波短波短波长波长波中波中波波长：波长：1毫米毫米1米米波长：波长：1米米10米米波长：波长：10米米100米米波长：波长：100米米1000米米波长：波长：1000米米波长：波长：10纳米纳米射线射线传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性电磁波波谱分布图电磁波波谱分布图传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性光波：波长为10纳米1毫米的电磁波可见光：可见光：波长波长380780纳米纳米红外线红外线：波长波长780纳米纳米1毫米毫米l近红外线：近红外线：波长波长3微米的微米的近近紫紫外外远远紫紫外外可见光可见光近红外近红外远红外远红外极远紫外极远紫外0.01（10nm）0.11100.050.55波长波长/m紫外线：紫外线：波长波长38010 纳米纳米 近紫外线：近紫外线：波长波长380300 纳米纳米 远紫外线：远紫外线：波长波长300200 纳米纳米 极远紫外线：极远紫外线：波长波长20010 纳米纳米传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性二、光波的频率：二、光波的频率：l C/，与波长成反比与波长成反比l其中：其中：C光速，光速，C3108m/s 300GHz30MGHz电电磁磁波波光波光波微波微波无无线线电电波波超短波超短波短波短波长波长波中波中波300MHz300GHz30MHz300MHz3MHz30MHz300KHz3MHz30KHz300KHz30MGHz射线射线传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性三、光的能量三、光的能量1、光子的能量光子的能量：h hC/，h普朗克常数，普朗克常数，频率，频率，波长波长光是由能量相同的一束粒子光是由能量相同的一束粒子(光子光子)组成，组成，2、光的能量光子数光的能量光子数光子能量光子能量光的能量与频率成正比光的能量与频率成正比近近紫紫外外远远紫紫外外可见光可见光近红外近红外远红外远红外极远紫外极远紫外0.01m（10nm）0.11100.050.55波长波长/m传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性8.2.3常用光源及特性常用光源及特性1.热辐射光源热辐射光源温度越高，光越亮温度越高，光越亮l常用：常用：白炽灯、卤素灯白炽灯、卤素灯l发光范围发光范围：可见光、大量红外线和紫：可见光、大量红外线和紫外线，辐射光谱是连续；外线，辐射光谱是连续；任何光敏元任何光敏元件件都能和它都能和它配合配合接收到光信号。接收到光信号。l特点特点：寿命短而且发热大、效率低、：寿命短而且发热大、效率低、动态特性差，但对接收光敏元件的光动态特性差，但对接收光敏元件的光谱特性要求不高，是可取之处。谱特性要求不高，是可取之处。传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性2.气体放电光源气体放电光源定义：定义：利用电流通过气体产生发光现象制成利用电流通过气体产生发光现象制成的灯。的灯。光谱与气体的种类及放电条件有光谱与气体的种类及放电条件有关关。特点：特点：l光谱光谱是是不连续不连续的，可用作的，可用作单色单色光源。光源。l消消耗能耗能量仅为白炽灯量仅为白炽灯1/21/3。l如涂以荧光剂，可以使气体放电发出某如涂以荧光剂，可以使气体放电发出某一范围的波长，如，照明日光灯。一范围的波长，如，照明日光灯。传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性3.发光二极管（发光二极管（LED）l发光范围：发光范围：与材料有关，有可见光、红外光。与材料有关，有可见光、红外光。l参数：参数：峰值波长峰值波长p决定发光决定发光颜色颜色，峰峰的的宽度宽度（用（用描述）决定光的描述）决定光的色彩纯度色彩纯度。l特点特点：其工作电压低、响应速度快、寿命长、：其工作电压低、响应速度快、寿命长、体积小、重量轻，因此获得了广泛的应用。体积小、重量轻，因此获得了广泛的应用。p=565nm0.20.40.60.81.0 06007008009001000p=670nmp=655nmGaAsPp=950nmGaAs 发光二极管的光谱特性发光二极管的光谱特性/nm相对灵敏度GaPp=655nmGaAsP传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性*白光白光LED发光原理发光原理：单晶型和多晶型两类单晶型和多晶型两类l单晶型：单晶型：单色单色的的LED发光二极管加上相应发光二极管加上相应的的荧光粉荧光粉单晶型通常采用单晶型通常采用两种方式两种方式：l蓝光蓝光LED发光二极管激发发光二极管激发黄色荧黄色荧光粉光粉产生白光，产生白光，l紫外光紫外光LED激发激发RGB三波长萤光三波长萤光粉粉来产生白光。来产生白光。传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性4.激光器激光器l激光的三个重要特性：激光的三个重要特性：高高方向方向性、高性、高单色单色性、高性、高亮度亮度l发光范围：发光范围：波长从波长从0.24m到远红外整到远红外整个光频波段范围。个光频波段范围。l激光器激光器种类种类（按工作物质分）：（按工作物质分）：固体激光器固体激光器、气体激光器、气体激光器、半导体激光器半导体激光器、液体激光器。液体激光器。传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性全固化固体激光器大功率激光二极管大功率激光二极管取代闪光取代闪光灯泵浦灯泵浦优点：优点：（1）转换效率高；转换效率高；（2）性能可靠、寿命长；性能可靠、寿命长；（3）输出光束质量好输出光束质量好传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性8.3光电效应及器件光电效应及器件v光电传感器的工作原理基于光光电传感器的工作原理基于光电效应。电效应。v光电效应：光电效应：指物体指物体将将吸收的吸收的光能光能转换转换为为该物体中某些该物体中某些电子电子的的能量能量，而，而产产生的电效应生的电效应。分为分为外外光电效应光电效应和和内内光电效应光电效应。传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性8.3.1外光电效应及器件外光电效应及器件一、外光电效应一、外光电效应：在在光光的的照射下照射下，物体内的，物体内的电子电子逸出物体逸出物体表面表面向外发射向外发射的现象称为的现象称为外光电效应外光电效应。v为使电子从物体表面逸出，为使电子从物体表面逸出，光子的能量光子的能量应应大于大于该物体的表面该物体的表面逸出功逸出功A0。超过部分的超过部分的能量表现为能量表现为逸出电子的逸出电子的动能。动能。传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性光电效应产生的光电效应产生的条件条件二二、红红限限频频率率与与临界波长临界波长l红红限限频频率率f0：对对应应某某一一种种物物质质的的光光频频阀阀值值,f0A0/hl红红限限波波长长：对对应应红红限限频频率率的的波波长长称称为为临临界界波波长长，0hC/A0传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性三、基于外光电效应原理工作的光电器件三、基于外光电效应原理工作的光电器件1、构成：、构成：装有光电阴极和阳装有光电阴极和阳极的真空玻璃管，极的真空玻璃管，（一）光电管（一）光电管2、工作原理、工作原理:光阴极受到适当光照光阴极受到适当光照射后发射电子，射后发射电子，电子被阳极吸引，在电子被阳极吸引，在光电管内形成空间电光电管内形成空间电子流。子流。传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性3、光电管的光照特性、光电管的光照特性l当光电管的阳极和阴极之间当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，所加电压一定时，光通量光通量与与光电流光电流之间的之间的关系关系为光电管为光电管的的光照特性光照特性。光电管的灵敏度：光电管的灵敏度：光照特性曲光照特性曲线的线的斜率斜率光电管的光照特性光电管的光照特性255075100200.51.5 2.0/1mIA/A1.02.51与光照有关的单位制与光照有关的单位制辐射度学辐射度学光度学光度学光子学光子学光通量光通量瓦瓦W流明流明lm光子光子/s能量能量焦耳焦耳J流明流明lm光子光子传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性（二）光电倍增管（二）光电倍增管lPhotoMultiplierTube，简称简称PMTl入射光很微弱时，普通光电管产生入射光很微弱时，普通光电管产生的光电流只有零点几的光电流只有零点几A，很不容易，很不容易探测。常用光电倍增管对电流进行探测。常用光电倍增管对电流进行放大。放大。1.结构和工作原理结构和工作原理l构成：构成：由由光阴极光阴极、次阴极次阴极(倍增电倍增电极极)以及以及阳极阳极三部分组成三部分组成。次阴极次阴极多的可达多的可达30级级；阳极是最后用来收；阳极是最后用来收集电子的。集电子的。传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性工作原理工作原理l利用利用二次二次电子释放电子释放效应效应,将将光电流放大光电流放大。l阳极阳极收集到的电子数是收集到的电子数是阴极发射阴极发射电子数的电子数的105106倍倍，即光电倍增管的放大倍数、光电倍，即光电倍增管的放大倍数、光电倍增管的灵敏度增管的灵敏度因此在很因此在很微弱微弱的的光照光照时，能产生很大的光电流。时，能产生很大的光电流。传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性2.主要参数主要参数（1）倍增系数）倍增系数MlMn二次电子发射系数；二次电子发射系数；n倍增级数倍增级数l阳极电流阳极电流I 为：为：I=ini光电阴极的光电流光电阴极的光电流l光电倍增管的光电倍增管的电流放大倍数电流放大倍数=I/i =MM与所加电压有关，与所加电压有关，M在在105108之间，稳定性为之间，稳定性为1左右，加速电压稳定性要在左右，加速电压稳定性要在0.1以内。以内。一般一般阳极阳极和和阴极阴极之间之间的的电压为电压为10002500V，两，两个相邻的个相邻的倍增电极倍增电极的的电位差为电位差为50100V。对所。对所加电压越稳越好。加电压越稳越好。传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性（2）光电阴极灵敏度和光电倍增管总灵敏度）光电阴极灵敏度和光电倍增管总灵敏度l一个光子一个光子在在阴极阴极上能够上能够打出打出的平均的平均电子数电子数叫做光电倍增管的叫做光电倍增管的阴极灵敏度阴极灵敏度。而一个光。而一个光子在子在阳极阳极上产生的平均上产生的平均电子数电子数叫做光电倍叫做光电倍增管的增管的总灵敏度总灵敏度。l光电倍增管的光电倍增管的最大灵敏度最大灵敏度可达可达10A/lm，极间电压越高，灵敏度越高；但极间电压极间电压越高，灵敏度越高；但极间电压也不能太高，太高反而会使阳极电流不稳。也不能太高，太高反而会使阳极电流不稳。l另外，由于光电倍增管的灵敏度很高，所另外，由于光电倍增管的灵敏度很高，所以以不能受强光照射不能受强光照射，否则将会损坏。，否则将会损坏。传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性（3）暗电流和本底电流）暗电流和本底电流l即使即使没有光没有光信号输入，加上电压后信号输入，加上电压后阳阳极极仍有仍有电流电流，这种电流称为，这种电流称为暗电流暗电流，这是这是热发射热发射所致或场致发射所致或场致发射造成造成的，的，这种暗电流通常可以用补偿电路消除。这种暗电流通常可以用补偿电路消除。l如果与闪烁体放在一处，在完全蔽光如果与闪烁体放在一处，在完全蔽光情况下，出现的电流称为情况下，出现的电流称为本底电流本底电流，其值大于暗电流。增加的部分是宇宙其值大于暗电流。增加的部分是宇宙射线对闪烁体的照射而使其激发，被射线对闪烁体的照射而使其激发，被激发的闪烁体照射在光电倍增管上而激发的闪烁体照射在光电倍增管上而造成的，本底电流具有造成的，本底电流具有脉冲形式脉冲形式。传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性（4）光电倍增管的光照特性）光电倍增管的光照特性l对于较好的管子，在很宽的光通量范围之内，这个对于较好的管子，在很宽的光通量范围之内，这个关系是关系是线性线性的，即的，即入射光通量小于入射光通量小于10-4lm时，有时，有较好的线性关系。光通量较好的线性关系。光通量大大，开始出现，开始出现非线性非线性，如，如图所示。图所示。光电倍增管的光照特性与直线最大偏离是3%10131010109107105103101在45mA处饱和10141010106102光通量/1m阳极电流/A光照特性光照特性反应了反应了光电倍增管的阳光电倍增管的阳极极输出电流输出电流与照与照射在光电射在光电阴极上阴极上的的光通量光通量之间的之间的函数关系。函数关系。传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性光电倍增管产品光电倍增管产品1：侧窗型光电倍增管（侧窗型光电倍增管（R105R105）技术指标：技术指标：直径（直径（28mm28mm）、）、九级倍增、，九级倍增、，硼硅玻壳、锑铯光阴极、硼硅玻壳、锑铯光阴极、300300650nm650nm谱响应，谱响应，最大响应波长：最大响应波长：400nm400nm阴极与阳极间电压：阴极与阳极间电压：1250Vdc1250Vdc光照灵敏度：光照灵敏度：阴极：阴极：40 40 A/lmA/lm 阳极：阳极：400 A/lm400 A/lm阳极暗电流阳极暗电流(最大最大)：50nA传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性光电倍增管产品光电倍增管产品2：端窗型光电倍增管（端窗型光电倍增管（CR110CR110）技术指标：技术指标：直径（直径（28mm28mm）、）、1111级倍增、，级倍增、，硼硅玻壳、锑铯光阴极、硼硅玻壳、锑铯光阴极、300300650nm650nm谱响应，谱响应，最大响应波长：最大响应波长：420nm420nm阴极与阳极间电压：阴极与阳极间电压：1500Vdc1500Vdc光照灵敏度：光照灵敏度：阴极：阴极：95 95 A/lmA/lm 阳极：阳极：200 A/lm200 A/lm阳极暗电流阳极暗电流(最大最大)：10nA传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性光电倍增管产品光电倍增管产品3：高温光电倍增管高温光电倍增管 （CR162CR162）技术指标：技术指标：直径（直径（28mm28mm）、盒栅式）、盒栅式1111级倍增、，级倍增、，硼硅玻壳、锑钾钠光阴极硼硅玻壳、锑钾钠光阴极 、耐高温铜铍倍增极耐高温铜铍倍增极三种温度可供选择：三种温度可供选择：125/150/175125/150/175300300650nm650nm谱响应，谱响应，最大响应波长：最大响应波长：42042020 nm20 nm阴极与阳极间电压：阴极与阳极间电压：1800Vdc1800Vdc光照灵敏度光照灵敏度(最小最小)：阴极：阴极：20 20 A/lmA/lm 阳极：阳极：8 A/lm8 A/lm阳极暗电流阳极暗电流(最大最大)：10nA传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性光电倍增管电源光电倍增管电源输入电压：输入电压：12V2V输出电压：输出电压：0+1500V输出电流：输出电流：1mA外形：外形：503825(mm)重量：重量：100g传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性CPM端窗式光电倍增管端窗式光电倍增管lChannelPhotomultipliers传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性CPM工作原理：l通过安装在端窗式光窗口内表面的一个半透明通过安装在端窗式光窗口内表面的一个半透明的光电阴，接收非常微弱的入射光，并转换成的光电阴，接收非常微弱的入射光，并转换成光电子。光电子。l然后光电子从阴极到阳极然后光电子从阴极到阳极,穿过一个窄的穿过一个窄的半导半导体体通道通道，光电子每次撞击，光电子每次撞击弯曲通道弯曲通道的内表面时，的内表面时，产生类似于产生类似于光电倍增管光电倍增管的的雪崩效应雪崩效应，发射出倍，发射出倍增的二次电子。增的二次电子。l这个效应这个效应沿沿着着整个倍增通道整个倍增通道，发生许多次，导，发生许多次，导致雪崩效应，致雪崩效应，增益达到增益达到108。弯曲的玻璃管形。弯曲的玻璃管形状加强了倍增效应。状加强了倍增效应。传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性与传统与传统PMT比较比较l尺寸紧凑，最小的端窗式探测器，包括外壳直径尺寸紧凑，最小的端窗式探测器，包括外壳直径10.5mm，有，有1/3、1/2、3/4等尺寸规格；等尺寸规格；l只需要一个只需要一个3000伏的电源伏的电源，无外部电压分配网络要，无外部电压分配网络要求，求，传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的特性光电器件的特性特点：l超高的阳极灵敏度，比传统超高的阳极灵敏度，比传统PMT超过一到两个超过一到两个数量级，比雪崩二极管数量级，比雪崩二极管APD超过超过5个数量级；个数量级；l（在（在3000伏最大偏置电压下，增益达到伏最大偏置电压下，增益达到108A/W；在；在2400伏时，典型增益为伏时，典型增益为3x106A/W）l极低的暗电流，比传统的极低的暗电流，比传统的PMT降低了一到两个降低了一到两个数量级，扩展了动态探测范围，数量级，扩展了动态探测范围，典型值典型值3pA、106增益增益l非常高稳定的暗电流，非常高稳定的暗电流，CPM半导体内表面没有半导体内表面没有充电效应，不会产生突变脉冲电流；充电效应，不会产生突变脉冲电流；l非常低的等效输入噪声非常低的等效输入噪声(低于低于10-17W)；l多种光电阴极窗口材料，响应光谱范围：多种光电阴极窗口材料，响应光谱范围：115nm900nm；传感器技术及应用传感器技术及应用光电式传感器光电式传感器光源光源光的特性光的特性波长、频率、能量波长、频率、能量常用光源常用光源：热辐射光源、热辐射光源、气体放电光源、气体放电光源、LED、激光器、激光器光电效应及其器件光电效应及其器件外光电效应外光电效应光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管内光电效应内光电效应光电导效应光电导效应光敏电阻光敏电阻原理、结构原理、结构主要特性参数主要特性参数光电器件的