Detektory optického záření

1. Detektory optického záření s nepřímou přeměnou s přímou přeměnou

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

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. 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 objemové jevy Schottky přechod

13. fotonásobiče

14. 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 Kapalný dusík Peltierův článek - baterie

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. 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 jedriftová časová konstanta odpovídající ekvivalentní fotodiodě PIN

37. šumové číslo LFD F=Mxv závislosti napoměru 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)