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靈敏度高的光電探測器原理以及應(yīng)用領(lǐng)域
閱讀：1569 發(fā)布時間：2014-4-17
靈敏度高的光電探測器原理是由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率發(fā)生改變。光電探測器在軍事和國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域有廣泛用途。在可見光或近紅外波段主要用于射線測量和探測、工業(yè)自動控制、光度計量等；在紅外波段主要用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外熱成像、紅外遙感等方面。光電導(dǎo)體的另一應(yīng)用是用它做攝像管靶面。為了避免光生載流子擴散引起圖像模糊，連續(xù)薄膜靶面都用高阻多晶材料，如PbS-PbO、Sb2S3等。其他材料可采取鑲嵌靶面的方法，整個靶面由約10萬個單獨探測器組成。
光電探測器工作原理
光電探測器的工作原理是基于光電效應(yīng)，熱探測器基于材料吸收了光輻射能量后溫度升高，從而改變了它的電學(xué)性能，它區(qū)別于光子探測器的zui大特點是對光輻射的波長無選擇性。
光電子發(fā)射器件：光電管與光電倍增管是典型的光電子發(fā)射型（外光電效應(yīng)）探測器件。其主要特點是靈敏度高，穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度快和噪聲小，是一種電流放大器件。尤其是光電倍增管具有很高的電流增益，特別適于探測微弱光信號；但它結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作電壓高，體積較大。
光電倍增管一般用于測弱輻射而且響應(yīng)速度要求較高的場合，如人造衛(wèi)星的激光測距儀、光雷達等。
光電導(dǎo)器件：利用具有光電導(dǎo)效應(yīng)的半導(dǎo)體材料做成的光電探測器稱為光電導(dǎo)器件，通常叫做光敏電阻。在可見光波段和大氣透過的幾個窗口，即近紅外、中紅外和遠紅外波段，都有適用的光敏電阻。光敏電阻被廣泛地用于光電自動探測系統(tǒng)、光電跟蹤系統(tǒng)、導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外光譜系統(tǒng)等。
硫化鎘CdS和硒化鎘CdSe光敏電阻是可見光波段用得zui多的兩種光敏電阻；硫化鉛PbS光敏電阻是工作于大氣*個紅外透過窗口的主要光敏電阻，室溫工作的PbS光敏電阻響應(yīng)波長范圍1.0～3.5微米，峰值響應(yīng)波長2.4 微米左右；銻化銦InSb光敏電阻主要用于探測大氣第二個紅外透過窗口，其響應(yīng)波長3～5μm；碲鎘汞器件的光譜響應(yīng)在8～14 微米，其峰值波長為10.6微米，與CO2激光器的激光波長相匹配，用于探測大氣第三個窗口（8～14微米）°
光電探測器分類
光電探測器能把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。根據(jù)器件對輻射響應(yīng)的方式不同或者說器件工作的機理不同，光電探測器可分為兩大類：一類是光子探測器；另一類是熱探測器。
光電探測器按用途來劃分：
手持金屬探測器： zui早應(yīng)用于機場，車間，碼頭，傳揚，場館的公共安檢；工業(yè)上主要用于防止企業(yè)含量有金屬萬分的產(chǎn)品流失；zui近幾年在中國市場也應(yīng)用在各種考試當(dāng)要，防止考生作弊。比如高考，研究生考試，公務(wù)員考試等。
地下金屬探測器： zui早應(yīng)用在軍事中的掃雷；考古中探測文物，探險中的探寶；地下金屬探測器主要用于金屬材料的探測，全國擁有一支使用地下金屬探測器探測，挖掘廢舊金屬的探測大軍。
輸送式金屬探測器：主要用于檢測體積比較小的產(chǎn)品，以及小型袋裝，箱裝工業(yè)產(chǎn)品，可以連接生產(chǎn)線，并實現(xiàn)聯(lián)動。是目前國內(nèi)應(yīng)用zui多的一類產(chǎn)品。4）下落式金屬探測器：主要用于檢測粉狀，小顆粒顆粒狀產(chǎn)品。主要用于塑料，橡膠行業(yè) 。
管道式金屬探測器：主要用于檢測糊狀，密封管道的流水線上。方便檢測剔除管道中的金屬雜質(zhì),主要用于如藥片、膠囊及顆粒狀（塑料粒子等）、粉末狀物品的檢測。
真空輸送式金屬探測器：生產(chǎn)要求比較高的真空生產(chǎn)線上。這類產(chǎn)品對使用環(huán)境要求比較高。主要用于化工行業(yè)。
壓力輸送式金屬探測器：主要用于壓力輸送流水線，對污染要求比較高的產(chǎn)品.比如醬油，食用油的生產(chǎn)企業(yè)。液態(tài)或粘稠狀物品在罐裝或封裝前檢測，可以有效提高檢測精度。
平板式金屬探測器:用于檢測片狀，絲狀等比較薄的產(chǎn)品，價格比較便宜，合適小型企業(yè)使用 。
光電探測器應(yīng)用
光電探測器件的應(yīng)用選擇，實際上是應(yīng)用時的一些事項或要點。在很多要求不太嚴格的應(yīng)用中，可采用任何一種光電探測器件。不過在某些情況下，選用某種器件會更合適些。例如，當(dāng)需要比較大的光敏面積時，可選用真空光電管，因其光譜響應(yīng)范圍比較寬，故真空光電管普遍應(yīng)用于分光光度計中。當(dāng)被測輻射信號微弱、要求響應(yīng)速度較高時，采用光電倍增管zui合適，因為其放大倍數(shù)可達to'以上，這樣高的增益可使其信號超過輸出和放大線路內(nèi)的噪聲分量，使得對探測器的限制只剩下光陰極電流中的統(tǒng)計變化。因此，在天文學(xué)、光譜學(xué)、激光測距和閃爍計數(shù)等方面，光電倍增管得到廣泛應(yīng)用。
固體光電探測器用途非常廣。CdS光敏電阻因其成本低而在光亮度控制（如照相自動曝光）中得到采用；光電池是固體光電器件中具有zui大光敏面積的器件，它除用做探測器件外，還可作太陽能變換器；硅光電二極管體積小、響應(yīng)快、可靠性高，而且在可見光與近紅外波段內(nèi)有較高的量子效率，困而在各種工業(yè)控制中獲得應(yīng)用。硅雪崩管由于增益高、響應(yīng)快、噪聲小，因而在激光測距與光纖通信中普遍采用。
光電探測器工作原理
光電探測器的工作原理是基于光電效應(yīng)，熱探測器基于材料吸收了光輻射能量后溫度升高，從而改變了它的電學(xué)性能，它區(qū)別于光子探測器的zui大特點是對光輻射的波長無選擇性。
光電子發(fā)射器件：光電管與光電倍增管是典型的光電子發(fā)射型（外光電效應(yīng)）探測器件。其主要特點是靈敏度高，穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度快和噪聲小，是一種電流放大器件。尤其是光電倍增管具有很高的電流增益，特別適于探測微弱光信號；但它結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作電壓高，體積較大。
光電倍增管一般用于測弱輻射而且響應(yīng)速度要求較高的場合，如人造衛(wèi)星的激光測距儀、光雷達等。
光電導(dǎo)器件：利用具有光電導(dǎo)效應(yīng)的半導(dǎo)體材料做成的光電探測器稱為光電導(dǎo)器件，通常叫做光敏電阻。在可見光波段和大氣透過的幾個窗口，即近紅外、中紅外和遠紅外波段，都有適用的光敏電阻。光敏電阻被廣泛地用于光電自動探測系統(tǒng)、光電跟蹤系統(tǒng)、導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外光譜系統(tǒng)等。
硫化鎘CdS和硒化鎘CdSe光敏電阻是可見光波段用得zui多的兩種光敏電阻；硫化鉛PbS光敏電阻是工作于大氣*個紅外透過窗口的主要光敏電阻，室溫工作的PbS光敏電阻響應(yīng)波長范圍1.0～3.5微米，峰值響應(yīng)波長2.4 微米左右；銻化銦InSb光敏電阻主要用于探測大氣第二個紅外透過窗口，其響應(yīng)波長3～5μm；碲鎘汞器件的光譜響應(yīng)在8～14 微米，其峰值波長為10.6微米，與CO2激光器的激光波長相匹配，用于探測大氣第三個窗口（8～14微米）°
光電探測器分類
光電探測器能把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。根據(jù)器件對輻射響應(yīng)的方式不同或者說器件工作的機理不同，光電探測器可分為兩大類：一類是光子探測器；另一類是熱探測器。
光電探測器按用途來劃分：
手持金屬探測器： zui早應(yīng)用于機場，車間，碼頭，傳揚，場館的公共安檢；工業(yè)上主要用于防止企業(yè)含量有金屬萬分的產(chǎn)品流失；zui近幾年在中國市場也應(yīng)用在各種考試當(dāng)要，防止考生作弊。比如高考，研究生考試，公務(wù)員考試等。
地下金屬探測器： zui早應(yīng)用在軍事中的掃雷；考古中探測文物，探險中的探寶；地下金屬探測器主要用于金屬材料的探測，全國擁有一支使用地下金屬探測器探測，挖掘廢舊金屬的探測大軍。
輸送式金屬探測器：主要用于檢測體積比較小的產(chǎn)品，以及小型袋裝，箱裝工業(yè)產(chǎn)品，可以連接生產(chǎn)線，并實現(xiàn)聯(lián)動。是目前國內(nèi)應(yīng)用zui多的一類產(chǎn)品。4）下落式金屬探測器：主要用于檢測粉狀，小顆粒顆粒狀產(chǎn)品。主要用于塑料，橡膠行業(yè) 。
管道式金屬探測器：主要用于檢測糊狀，密封管道的流水線上。方便檢測剔除管道中的金屬雜質(zhì),主要用于如藥片、膠囊及顆粒狀（塑料粒子等）、粉末狀物品的檢測。
真空輸送式金屬探測器：生產(chǎn)要求比較高的真空生產(chǎn)線上。這類產(chǎn)品對使用環(huán)境要求比較高。主要用于化工行業(yè)。
壓力輸送式金屬探測器：主要用于壓力輸送流水線，對污染要求比較高的產(chǎn)品.比如醬油，食用油的生產(chǎn)企業(yè)。液態(tài)或粘稠狀物品在罐裝或封裝前檢測，可以有效提高檢測精度。
平板式金屬探測器:用于檢測片狀，絲狀等比較薄的產(chǎn)品，價格比較便宜，合適小型企業(yè)使用 。
光電探測器應(yīng)用
光電探測器件的應(yīng)用選擇，實際上是應(yīng)用時的一些事項或要點。在很多要求不太嚴格的應(yīng)用中，可采用任何一種光電探測器件。不過在某些情況下，選用某種器件會更合適些。例如，當(dāng)需要比較大的光敏面積時，可選用真空光電管，因其光譜響應(yīng)范圍比較寬，故真空光電管普遍應(yīng)用于分光光度計中。當(dāng)被測輻射信號微弱、要求響應(yīng)速度較高時，采用光電倍增管zui合適，因為其放大倍數(shù)可達to'以上，這樣高的增益可使其信號超過輸出和放大線路內(nèi)的噪聲分量，使得對探測器的限制只剩下光陰極電流中的統(tǒng)計變化。因此，在天文學(xué)、光譜學(xué)、激光測距和閃爍計數(shù)等方面，光電倍增管得到廣泛應(yīng)用。
固體光電探測器用途非常廣。CdS光敏電阻因其成本低而在光亮度控制（如照相自動曝光）中得到采用；光電池是固體光電器件中具有zui大光敏面積的器件，它除用做探測器件外，還可作太陽能變換器；硅光電二極管體積小、響應(yīng)快、可靠性高，而且在可見光與近紅外波段內(nèi)有較高的量子效率，困而在各種工業(yè)控制中獲得應(yīng)用。硅雪崩管由于增益高、響應(yīng)快、噪聲小，因而在激光測距與光纖通信中普遍采用。