Реферат: Приймачі випромінювання

Окрему групу приймачів випромінювання утворять координатні приймачі, по вихідному сигналу яких визначають координати плями зображення джерела випромінювання на чутливій поверхні. До координатних приймачів відносяться інверсійні фотодіоди, багатоелементні приймачі, прилади із зарядовим зв'язком (ПЗС).

Інверсійні фотодіоди приймачі з подовжнім фотоефектом, що полягає в тому, що при нерівномірному освітленні напівпровідникового переходу крім поперечної ЕДС між і -областями виникає фотоЕДС, направлена вздовж переходу. Схема інверсійного приймача зображена на рис. 7, а, де 1- висновки, 2- пляма, зміщена на відстань від центра чутливого майданчика. Вихідний сигнал залежить від зміщення плями і потоку випромінювання, що поступає на приймач. При наявності у приймача чотирьох висновків (в двох взаємно перпендикулярних напрямах) можна визначати дві координати плями відносно центра приймача.

Чутливі шари інверсійних фотодиодів виготовляють з германія, кремнію, антимоніда індія, селену. Перевагами інверсійних фотодиодів є: незалежність точності вимірювання від розміру плями розсіяння; можливість зміни положення нульової точки інверсійної характеристики за допомогою постійного напруження на висновках, що використовується в ряді швидкодіючих оптико-електронних приладів; можливість внутрешної електронної модуляції вихідного сигналу, що дозволяє змінювати крутість інверсійної характеристики і використати підсилювачі змінного струму. Чутливість інверсійних фотодиодів досягає , поріг чутливості рівний по випромінювачу з К (германієві фотодіоди) і Вт при видаленні плями від центра на 9,5 мм (кремнієві фотодіоди); постійна часу не перевищує декількох мікросекунд.

Багатоелементні координатні приймачі мають чутливий шар, що складається з декількох окремих елементів. За допомогою багатоелементного приймача можна здійснювати перегляд кутового поля оптичної системи без механічного сканування, що спрощує конструкцію деяких оптико-електронних приладів. Прикладом найпростішого двохкоординатного приймача є фотодіод, чутливий майданчик якого розділений на чотири неповних елементи 0,001‑0,5 мм. Багатоелементні приймачі мають ті ж характеристики, що і інверсійні фотодіоди.

ПЗС, що є двомірними матрицями на основі структур метал - діелектрик - напівпровідник, використовуються для зберігання і передачі інформації, перетворення інформації, укладеної в потоку випромінювання, в електричні сигнали, їх зберігання і прочитання. ПЗС-структури застосовуються в пристроях введення і виведення (відображаючі пристрої, пристрої пам'яті). На основі ПЗС розробляються передаючі телевізійні камери, ширококутні тепловізори без механічного сканування.

За допомогою ПЗС-структур зовнішня електрична або світлова інформація перетворюється в заряди (зарядові пакети), що розміщуються на поверхні діелектрик-N-підкладка. Читання інформації здійснюється при переміщенні зарядів вздовж поверхні при подачі напруги на електроди.

У телевізійних передаючих камерах на основі ПЗС-структур використовується властивість самосканування ПЗС. Потенційний рельєф (картина) зарядів, що зберігається в матриці ПЗС відповідає розподілу яскравості об'єкта. Візуалізація картини здійснюється переміщенням зарядів до вихідного прочитаного пристрою і перетворенням їх у відеосигнал.

Матеріалами для ПЗС служать кремній, германій, сульфід цинку, антимонід індія та ін. Недоліками ПЗС є велика інерційність (постійна часу порядку декількох мілісекунд), а також необхідність охолоджування (крім ПЗС на основі кремнію) до температури 5-77 К в залежності від матеріалу.

Рисунок 8- Характеристична крива фотоматеріалу

Фотоматеріал. Більшість сучасних фотоматеріалів (плівки, пластинки, фотопапір) як світлочутливий елемент містять мікрокристали галогенидів срібла, розміром не більше за 5 мкм, рівномірно розподілений у водному розчині желатин, який є складовою частиною фотоемульсії. Фотоемульсія наноситься на основу (плівку триацетата целюлози, скляну пластинку або папір) і покривається зверху захисним лаком. Емульсія для отримання кольорових зображень містить декілька шарів з різною спектральною чутливістю, що фіксують зображення в певній області спектра.

Для перетворення прихованого зображення фотошара у видиме збільшують кількість атомів срібла у фотошарі в процесі його хіміко-фотографічної обробки (вияву і фіксацій в спеціальних розчинах).

Характеристична крива фотоматеріалу зображена на рис. 8, де D- оптична щільність почорніння матеріалу, Н- світлова експозиція.

Основними характеристиками фотоматеріалу є: світлочутливість 5, коефіцієнт контрасності , фотографічна широта L, що визначається прямолінійною дільницею характеристичної кривої, оптична щільність вуалі (щільність неекспонованого матеріалу).

Світлочутливість

де експозиція Н визначається для оптичної щільності почорніння, що перевищує щільність вуалі на 0,85 одиниць щільності.