Повышение чувствительности фотографических приемников методом биспектрального облучения

• Автор: Михайлов, Николай Михайлович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 191 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА •

ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Способы измерения и регистрации излучения в видимой и

инфракрасной области спектра

1.2. Характеристики приемников излучения

1.3. Шумы в приемниках излучения

1.4. Характеристики обобщенных систем для регистрации полей

в видимой и инфракрасной области спектра
1.5. Постановка задач исследования
Выводы
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА БИСПЕКТРАЛЬНОГО
ОБЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ФОТОГРАФИЧЕСКИХ ПРИЕМНИКОВ
2.1. Математическая модель двухканального облучения
2.2. Конструкция экспериментальной установки
2.3. Разработка экспериментальной методики исследования
и обработки результатов
2.4. Исследуемые характеристики фотографических приемников
излучения
2.5 Оценка погрешностей определения параметров
Выводы
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
МЕТОДА БИСПЕКТР АЛЬНОГО ОБЛУЧЕНИЯ
3.1. Методика и устройства для исследования
энергетических характеристик
3.2. Влияние плотности потока регистрируемого излучения
на чувствительность приемника

3.3. Влияние длины волны на чувствительность приемника
в методе двухканального облучения
3.4. Влияние плотности излучения опорного потока
3.5. Взаимосвязь длительности экспозиции и эффективности
биспектрального метода
Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА
ПРИЕМНИКА ИЗЛУЧЕНИЯ
4.1. Поглощательная способность твердых частиц
4.2. Влияние химического состава материала на повышение
чувствительности фотографических приемников
4.3. Возможности биспектрального метода для повышения
чувствительности фотографических приемников, используемых в
голографии
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение
П. 1. Практическое использование результатов исследования
ВВЕДЕНИЕ*
Всю совокупность методов для измерений регистрации лучистой энергии можно разбить на классы, различающиеся по приемникам излучения.
Переход лучистой энергии в другие виды энергии (электрическую, механическую, химическую или тепловую) совершается различным образом. Приборы и устройства, служащие для преобразования лучистой энергии и регистрации ее перехода в Тот или иной вид, называются приемниками, или индикаторами, лучистой энергии.
Индикаторы, непосредственно преобразующие лучистую энергию в электрическую с использованием фотоэлектрического эффекта (фотоэффекта), называются фотоэлектронными индикаторами. К этой группе индикаторов относятся фотоэлементы, электронно-оптические преобразователи и эл .ктронные умножители [1-3].
В технических образцах фотоэлементов, разработанных в настоящее время, используются три вида фотоэлектрического эффекта: внешний, внутренний и в запирающем слое.
Фотоэлектрический метод позволяет непосредственно получать результаты, которые могут быть выданы в виде регистрограммы, а в нужных случаях - прямо в виде числовых отсчетов спектральной яркости или пропорциональной ей величины.
Существенно также, что зависимость фототока от величины падающего светового потока линейна в очень широких пределах. Это позволяет обойтись без сложной градуировки измерительной схемы.
Энергетические измерения лучистой энергии с помощью фотографических приемников основаны на том, что под действием света и
* заключительная часть работы выполнена при финансовой поддержке МОРФ. Грант № ТОО-1.2-3

конической полости. Подсчеты, основанные на теории Гуффе [2], показывают, •что излучательная способность и, следовательно, коэффициент поглощения этого приемника имеют величину не менее 0,995 видимого диапазона до 40 мкм.
Фотонные приемники основаны на фотоэффекте - взаимодействии между фотонами и ве^ством. В ИК-области спектра многие фотонные приемники могут функционировать лишь в условиях глубокого охлаждения. Вследствие прямого взаимодействия между падающими фотонами • и электронами материала приемника время срабатывания фотонных приемников очень мало (в большинстве случаев несколько микросекунд) по сравнению с несколькими миллисекундами у . тепловых приемников. Наконец, спектральная чувствительность фотонных приемников, в отличие от чувствительности термических приемников, меняется с изменением длины волны.
Если падающий фотон передает свою энергию электрону материала приемника, то электрон может приобрести энергию, достаточную для выхода из поверхности. Это называется внешним фотоэлектрическим или фотоэмиссионным эффектом.
Для длин волн, больших чем 1,2 мкм, энергия фотонов недостаточна для того, чтобы электроны смогли преодолеть поверхностные силы. Существует, однако, ряд явлений внутреннего фотоэффекта, в которых энергия, передаваемая фотоном, переводит электрон из заполненной зоны в зону проводимости и таким образом приводит к образованию заряженного носителя. Тип носителя зависит от характеристик материала приемника, который почти всегда является полупроводником.
Если материал — собственный (чистый) полупроводник, фотон образует пару электрон — дырка, содержащую носители обоих знаков. Если материал — несобственный (примесный) полупроводник, фотоны образовывают заряженные носители какого-либо одного знака, положительного или отрицательного, но не обоих сразу. Если к приемнику приложено