光電檢測技術(shù)知識點

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)，生伏特效應(yīng)）。內(nèi)光電效應(yīng)包括 （光電導） 和（光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)特點是有一個真空管，其他元件都放在真空管中。3、光電導器件是基于半導體材料的（光電導）效應(yīng)制成的，最典型的光電導器件是（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），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）。 C

2、CD 電荷轉(zhuǎn)移通道主要有：一是 SCCD（表面溝道電荷耦合器件）是電荷包存儲在半導體與絕緣體之間的界面，并沿界面?zhèn)鬏敚欢?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體表面一定深度的體內(nèi)，并沿著半導體內(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）和負電子親合勢光電陰極（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）。NEA），正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、像增強器是一種能把微弱

3、圖像增強到可以使人眼直接觀察的真空光電成像器件，稱為（微光管） 。因此也12、光導纖維簡稱光纖，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)值孔徑表達式為，它是光纖的一個基本參數(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)特點是有一個（真空管）其他元件都置于（真空管） 。，18、根據(jù)襯底材

4、料的不同，硅光電電池可分為2DR（以 P 型硅作基底）型和（2CR）型兩種。19、根據(jù)襯底材料的不同，硅光點二、三級管可分為2CU 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 由哪幾部分組成？入射窗口 D、光子陰極、 電子光學系統(tǒng)、電子倍增系統(tǒng)和光電陽極。22、電子光學系統(tǒng)的作用是： （ 1）是光陽極發(fā)射的光電子盡可能全部匯聚到第一倍增級上，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系統(tǒng)的中渡越時間盡可能相等23、 P MT

5、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)，表面發(fā)射光電子3光電子被電子光學系統(tǒng)加速和聚焦后入射到第一倍增極D1 上，將發(fā)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？（ 1）鼠籠式：特點結(jié)構(gòu)緊湊，時間響應(yīng)快。 （ 2） 盒柵式：特點光電子收集率高，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：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：極好

6、的均勻性和脈沖線性， 抗磁場影響能力強。（ 6）微通道板式，特點：響應(yīng)速度快，抗磁場干擾能力強，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)射過程的三步驟？答：當具有足夠動能的電子轟擊倍增極材料時， 倍增極表面將發(fā)射新的電子。 稱入射的電子為一次電子，從倍增極表面發(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。（2）內(nèi)二次電子中初速指向表面的那部分像表面運動。（ 3）到達界面的內(nèi)二次電子能量大于表面壘的電子發(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

7、體內(nèi)的電子被激發(fā)到高能態(tài)； (2) 子向表面運動，在運動中因碰撞損失部分能量； (3) 克服表面勢壘逸出金屬表面。被激發(fā)電24、簡述 Si-PIN光電二極管的結(jié)構(gòu)特點， 并說明 Si-PIN 管的頻率特性為什么比普通光電二極管好？ p6925、簡述常用像增強器的類型？并指出什么是第一、第二和第三代像增強器，第四代像增強器在在第三代基礎(chǔ)上突破的兩個技術(shù)是什么？p130答： 1)類型： 級聯(lián)式像增強器、 第 2 代像增強器（微通道板像增強器） 、第 3 代像增強器 、 X 射線像增強器。 2） 級聯(lián)式像增強器由幾個分立的單極變像管組合成屬于第一代像增強器； 微通道板像增強器屬于第三代像增強器； 第

8、二代像增強其的微通道板結(jié)構(gòu)配以負電子親和勢光電陰極構(gòu)成第三代像增強器。 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流，有利于減小強光下達到 MCD 的電子流，以降低強光下圖像模糊效應(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)代電子學中的理論模式和電子學處理方法光學化為 特征：是一門新興的綜合性交叉學科。27、光源的光譜功率分為哪幾種情況？畫出每種情

9、況對應(yīng)的分布圖？分為：線狀光譜（有若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（前三種譜線混合而成）28、熒光屏表面蒸鍍鋁膜的作用是：引走熒光屏上積累的電荷，同時避免光反饋，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、什么是負電子親和勢光電陰極？具有哪些優(yōu)點？NEA 是指：將半導體表面做處理是表面區(qū)域能彎曲，真空能級降到導帶之下，從而使有效地電子親和勢能變?yōu)樨撝?。?yōu)點： 1)量子率高； 2）光譜響應(yīng)率均勻，且光譜響應(yīng)延伸到紅

10、外。3）熱電子發(fā)射?。?）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？“胖 0”電荷的引入：降低了勢阱的深度；減小了信號電荷的最大存儲量；降低了態(tài)范圍；增大了器件的轉(zhuǎn)移噪聲。P158CCD的動36、 CCD 有哪幾部分組成，并說明每部分的作用？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：信號輸入部分、電荷轉(zhuǎn)移部分、信號輸出部分。信號輸入部分作用：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)移部分作用：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)移部分的電極上，是電

11、極按一定規(guī)律變化， 從而在半導體表面形成一系列分布不對承德陷阱； 信號輸出部分作用：講 CCD最后一個轉(zhuǎn)移柵下勢阱中的信號電荷引出2）CCD是利用在電極下SiO2-半導體界面形成的深耗盡層進行工作的，所以屬于非穩(wěn)態(tài)器件3）CCD 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佳間隙寬度，一般小于 3um37、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：主要由輸入二極管即給輸入柵施加適應(yīng)的電壓，應(yīng)用情況下用電注入。Id 和輸入柵Ig 組成?？梢詫⑿盘栯妷恨D(zhuǎn)換為勢阱中等效電荷，在其下面道題表面形成一個耗盡層。在濾波、 延遲線和存儲器光注

12、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)載流子進入耗盡區(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 型半導體，厚吸收， 提高整個可見光區(qū)的靈敏度。度，減小暗電流的作用；50 100nm ； 無光電效應(yīng)，其作用是增強對短波光的另外它也阻止光生空穴向成象面一邊擴散，有提高靈敏第 2 層

13、：碲化鋅和碲化鎘的固溶體（ ZnxCd1-xTe），屬于 P 型半導體，厚 35 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)。39、畫出 CdSe靶的結(jié)構(gòu)圖，并說明每層的作用？p138第 1 層：沉積在玻璃板上的透明的導電層SnO2，作信號電極,屬 N+；第 2 層：是 N 型 CdSe層 ,它與

14、 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入靶內(nèi)，形成對電子的阻擋層，并且承擔電荷的積累和儲存。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

15、15 40 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，

16、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器利用它代替電子光學系統(tǒng)，實現(xiàn)電子圖像的增強。在第二代增強器中光電陰極的光電在電場作用下，進入微通道板輸入端，經(jīng) MCP 電子倍增加速后達到熒光屏上，輸出光學圖像。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，然后進行切片、 拋光而成的一種可傳遞光學圖像的光纖器件；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