光电检测知识点..(2)

此也称为微光管。

像管由三个基本部分组成

一是光电变换部分，即光电阴极 二是电子光学部分，即电子透镜 三是电光变换部分，即荧光屏

级联式像增强器。为了保证连接后的成像效果，应注意：

1.图中每个单级变像管的输入和输出都用光纤面板制成，便于级与级 之间的耦合。

2.必须注意荧光屏和后级光电阴极的光谱匹配。

第二代像增强器的微通道板结构配以负电子亲和势光电阴极，就构成第三代像增强器。

按光电变换形式摄像管基本上分为两类一类是利用外光电效应进行光电转换的摄像管，称光电发射型摄像管，也简称摄像管。另一类是利用内光电效应进行光电转换的摄像管，统称为光电导型摄像管，也称为视像管，

摄像管具有三个基本功能：光电变换、光电信息的积累、储存及扫描输出。

慢电子束扫描是：当电子束扫描各像素时，由于电子上靶的中和作用，使靶面电位与电子枪阴极电位平衡；由于靶面各像素积累电荷不同，需要中和的电子数也不相同，这个电子数就反映了积累信号的大小。

第七章固体成象器件

固体成象器件有两大类：

一是电荷耦合器件，简称CCD；

二是自扫描光电二极管列阵，简称SSPD， SSPD又称MOS图像传感器。

CCD的特点是以电荷作为信号，不是以电流或电压作为信号

CCD是在MOS晶体管的基础上发展起来的，但与MOS晶体管的工作原理不同。MOS晶体管是利用在电极下的半导体表面形成的反型层进行工作的，而CCD是利用在电极下SiO2—半导体界面形成的深耗尽层（势阱）进行工作的，属非稳态器件

CCD主要由三部分组成，信号输入部分、电荷转移部分和信号输出部分。

CCD的输入方式有场效应管输入、注入二极管输入、电势平衡法输入等。

输入部分的作用是将信号电荷引入到CCD的第一个转移栅下的势阱中。引入的方式有两种：电注入和光注入

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帧转移结构和行间转移结构各有其优缺点。帧转移结构简单，灵敏度高；行间转移结构适合于低光强，“拖影”小。

目前EBCCD常用的三种聚焦方法如下图所示。各有优缺点，即静电聚焦方法得倒像，易产生枕形畸变；近贴型方法得正像，会引起强的背景辐射；磁聚焦法得正像，易引起螺旋形畸变。

CCD的噪声可归纳为3类，即散粒噪声、转移噪声和热噪声

信号输出放大电路有两种类型： （1）电流放大输出，

右图是常用电流放大器的原理图。输出信号

为尖脉冲，优点是电路简单，工作速度高（可达10MHz）；

（2）电荷积分放大输出，

输出电路如右图所示。输出信号为箱形波， 优点是开关噪声小，

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第八章

红外辐射的波长范围大约在0.76μm到1000μm的范围之内，

红外辐射分为四个区域：近红外区 中红外区 远红外区 极远红外区

热探测器光电转换的过程分为两步

第一步是热探测器吸收红外辐射引起温升，

第二步利用热探测器某些温度效应把温升转变成电量的变化。

热探测器四特性

1）响应率与波长无关，属于无选择性探测器；

2） 受热时间常数（热惯性）的制约，响应速度比较慢 3） 热探测器的探测率比光子探测器的峰值探测率低； 4） 可在室温下工作

热敏电阻有金属和半导体两种。

金属热敏电阻，电阻温度系数多为正的，绝对值比半导体的小，它的电阻与温度的关系基本上是线性的，耐高温能力较强，所以多用于温度的模拟测量。半导体热敏电阻，电阻温度系数多为负的，绝对值比金属的大十多倍，它的电阻与温度的关系是非线性的，耐高温能力较差，所以多用于辐射探测。

热敏电阻包括正温度系数（PTC）、负温度系数（NTC）和临界温度系数（CTR）等三类.

热释电效应:从温度变化引起极化强度变化到在表面重新达到电平衡状态的极短时间内，在铁电体表面有多余浮游电荷出现，这相当于释放出一部分电荷，这种现象称为热释电效应.

红外探测器使用中应注意的事项

（1）选用探测器时要注意它的工作温度。一般热探测器能在室温工作，光子探测器

需要在低温下工作，甚至需要致冷。

（2）应注意调整好探测器的偏流（或偏压），使探测器工作在最佳工作点。若偏流较低，探测器的信号电压比噪声电压增长的速率快，信噪比增加；当偏流超过最佳工作点电流以后，则信噪比下降。

（3）辐射源调制频率应与红外探测器的响应频率相匹配 （4）还应注意探测器存放时要注意防潮、防振和防腐蚀。

(5) 要注意的是使用红外探测器时，必须首先了解它的性能指标和应用范围，掌握它的使用条件。

红外测温原理是斯蒂芬—玻耳兹曼定律。由黑体辐射定律知道，黑体的总辐射出射度与其温度的四次方成正比.

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红外测温特点如下:

1.红外测温反应速度快。测量时间一般为毫秒级甚至微秒级。

2. 红外测温灵敏度高。由测温原理知物体的辐射能量与温度的四次方成正比 3. 红外测温属于非接触测温。特别适合于高速运动物体、带电体、高压及 高温物体的温度测量。

4. 红外测温准确度高。由于是非接触测量，不会影响物体温度分布状况与 运动状态，其测量准确度可达到0.l℃以内。

5. 红外探测器测温可测摄氏零下几十度到零上几千度的温度范围

热辐射测温仪原理

红

外无损检测分主动式和被动式两类:

主动式是人为地在被测物体上注入（或移出）固定热量，探测物体表面热 量或热流变化规律，并以此分析判断物体的质量。 被动式则是用物体自身的热辐射作为辐射源，探测其辐射的强弱或分布情 况，判断物体内部有无缺陷。

试述铸件内部缺陷探测原理 焊接缺陷的无损检测原理

第9章 光导纤维与光纤传感器 名称解释 色散

知识要点

光纤由纤芯、包层及外套组成

纤芯的折射率大于包层的折射率，外套起保护光纤的作用，它的折射率n3大于包层的折射率

根据折射率的变化规律，光纤分为阶跃型和梯度型两种

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光纤损耗主要包括吸收损耗和散射损耗两类。物质对光的吸收作用将使传输的光能变成热能，造成光能的损失。散射损耗是由于光纤材料的不均匀或存在缺陷引起的。

光纤色散(1)材料色散(2)波导色散(3)多模色散

种色散的大小顺序是: 多模色散 材料色散 波导色散

当光纤的数值孔径最大时，光纤的集光本领最大。

光纤的耦合分为强耦合和弱耦合两种

光纤传感器的基本组成光纤、光源和光电探测器

光纤传感器的优点

1）光纤传感器的电绝缘性能好，表面耐压可达4kV/cm，且不受周围电磁场 的干扰。

2）光纤传感器的几何形状适应性强。由于光纤所具有的柔性，使用及放置 均较为方便。

3）光纤传感器的传输频带宽，带宽与距离之积可达30MHZ·km-10GHZ·km之多 4）光纤传感器无可动部分、无电源，可视为无源系统，因此使用安全，特别 是在易燃易爆的场合更为适用。

5）光纤传感器通常既是信息探测器件，又是信息传递器件。 6）光纤传感器的材料决定了它有强的耐水性和强的抗腐蚀性 7）由于光纤传感器体积小，因此对测量场的分布特性影响较小 8）光纤传感器的最大优点在于它们探测信息的灵敏度很高

频率调制型光纤传感器，原理是光学多普勒效应

功能型光纤传感器分相位调制型光纤传感器，光强调制型光纤传感器。偏振态调制型光纤传感器

非功能型光纤传感器：1.传输光强调制型光纤传感器，反射光强调制型光纤传感器，频率调制型光纤传感器

第10章THz 科学技术及应用 名称解释 太赫兹波 知识要点

THz波的主要特征 （一）低能性

THz光子的能量只有几个毫电子伏特，约为X射线光子能量的1/106，对大部分

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生物细胞无害，适合于对生物组织进行活体检查

(二)太赫兹辐射的频带宽度是微波的1000倍,是很好的宽带信息载体，特别适合局域网的宽带无线移动通信。

（三）THz 辐射对于很多非极性物质，如电介质材料及塑料、纸箱、布料等包装材料有很强的穿透力, 可用来对已经包装的物品进行质检或者用于安全检查。 四）大多数极性分子如水分子，对THz辐射有强烈的吸收。 （五）瞬态性：

THz脉冲的典型脉宽在皮秒量级，可以方便地对各种材料(包括液体、半导体、超导体、生物样品等)进行时间分辨的研究 （六）宽带性：

THz脉冲光源通常包含若干个周期的电磁振荡，单个脉冲的频带可以覆盖从GHz至几十THz的范围，便于在大的范围里分析物质的光谱性质

THz波的产生常用的两种产生方法：光电导天线的方法，光整流的方法

THz波的探测常用的两种方法：光导天线的方法，电光取样的方法

综合题

书上重点掌握的习题 1－2 1－6 3－5 3－7 4－4 5－7

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