LEUZE IPPK 95/44L.2探測(cè)器

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 濟(jì)南友田機(jī)械設(shè)備有限公司，主營(yíng)各種進(jìn)口工業(yè)機(jī)械設(shè)備及其配件，儀器儀表，實(shí)驗(yàn)室器材，化學(xué)試劑。公司專(zhuān)注于進(jìn)口歐美工業(yè)產(chǎn)品，各種工業(yè)配件，儀器小到工業(yè)用的螺絲，大到幾百公斤重的電機(jī)。公司現(xiàn)在美國(guó)，德國(guó)，意大利分別設(shè)有辦事處和庫(kù)房，采用就近采購(gòu)原則，節(jié)省了采購(gòu)成本，從而讓利于客戶(hù)，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和貨期。

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光電探測(cè)器的原理是由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率發(fā)生改變。光電探測(cè)器在軍事和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有廣泛用途。在可見(jiàn)光或近紅外波段主要用于射線測(cè)量和探測(cè)、工業(yè)自動(dòng)控制、光度計(jì)量等；在紅外波段主要用于導(dǎo)制導(dǎo)、紅外熱成像、紅外遙感等方面。光電導(dǎo)體的另一應(yīng)用是用它做攝像管靶面。為了避免光生載流子擴(kuò)散引起圖像模糊，連續(xù)薄膜靶面都用高阻多晶材料，如PbS-PbO、Sb2S3等。其他材料可采取鑲嵌靶面的方法，整個(gè)靶面由約10萬(wàn)個(gè)單獨(dú)探測(cè)器組成。

分類(lèi)

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光電探測(cè)器能把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。根據(jù)器件對(duì)輻射響應(yīng)的方式不同或者說(shuō)器件工作的機(jī)理不同，光電探測(cè)器可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是光子探測(cè)器；另一類(lèi)是熱探測(cè)器。

應(yīng)用

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光電探測(cè)器件的應(yīng)用選擇，

探測(cè)器結(jié)構(gòu)

實(shí)際上是應(yīng)用時(shí)的一些事項(xiàng)或要點(diǎn)。在很多要求不太嚴(yán)格的應(yīng)用中，可采用任何一種光電探測(cè)器件。不過(guò)在某些情況下，選用某種器件會(huì)更合適些。例如，當(dāng)需要比較大的光敏面積時(shí)，可選用真空光電管，因其光譜響應(yīng)范圍比較寬，故真空光電管普遍應(yīng)用于分光光度計(jì)中。當(dāng)被測(cè)輻射信號(hào)微弱、要求響應(yīng)速度較高時(shí)，采用光電倍增管合適，因?yàn)槠浞糯蟊稊?shù)可達(dá)10^4～10^8以上，這樣高的增益可使其信號(hào)超過(guò)輸出和放大線路內(nèi)的噪聲分量，使得對(duì)探測(cè)器的限制只剩下光陰極電流中的統(tǒng)計(jì)變化。因此，在天文學(xué)、光譜學(xué)、激光測(cè)距和閃爍計(jì)數(shù)等方面，光電倍增管得到廣泛應(yīng)用。

固體光電探測(cè)器用途非常廣。CdS光敏電阻因其成本低而在光亮度控制（如照相自動(dòng)曝光）中得到采用；光電池是固體光電器件中具有大光敏面積的器件，它除用做探測(cè)器件外，還可作太陽(yáng)能變換器；硅光電二極管體積小、響應(yīng)快、可靠性高，而且在可見(jiàn)光與近紅外波段內(nèi)有較高的量子效率，因而在各種工業(yè)控制中獲得應(yīng)用。硅雪崩管由于增益高、響應(yīng)快、噪聲小，因而在激光測(cè)距與光纖通信中普遍采用。

photoconductive detector 利用半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種光探測(cè)器件。所謂光電導(dǎo)效應(yīng)，是指由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率改變的一種物理現(xiàn)象。光電導(dǎo)探測(cè)器在軍事和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有廣泛用途。在可見(jiàn)光或近紅外波段主要用于射線測(cè)量和探測(cè)、工業(yè)自動(dòng)控制、光度計(jì)量等；在紅外波段主要用于導(dǎo)制導(dǎo)、紅外熱成像、紅外遙感等方面。光電導(dǎo)體的另一應(yīng)用是用它做攝像管靶面。為了避免光生載流子擴(kuò)散引起圖像模糊，連續(xù)薄膜靶面都用高阻多晶材料,如PbS-PbO、Sb2S3等。其他材料可采取鑲嵌靶面的方法，整個(gè)靶面由約10萬(wàn)個(gè)單獨(dú)探測(cè)器組成。

1873年，英國(guó)W.史密斯發(fā)現(xiàn)硒的光電導(dǎo)效應(yīng)，但是這種效應(yīng)*處于探索研究階段，未獲實(shí)際應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)以后，隨著半導(dǎo)體的發(fā)展，各種新的光電導(dǎo)材料不斷出現(xiàn)。在可見(jiàn)光波段方面，到50年代中期，性能良好的硫化鎘、硒化鎘光敏電阻和紅外波段的硫化鉛光電探測(cè)器都已投入使用。60年代初，中遠(yuǎn)紅外波段靈敏的Ge、Si摻雜光電導(dǎo)探測(cè)器研制成功，典型的例子是工作在3～5微米和8～14微米波段的Ge:Au（鍺摻金）和Ge:Hg光電導(dǎo)探測(cè)器。60年代末以后,HgCdTe、PbSnTe等可變禁帶寬度的三元系材料的研究取得進(jìn)展。 工作原理和特性 光電導(dǎo)效應(yīng)是內(nèi)光電效應(yīng)的一種。當(dāng)照射的光子能量hv等于或大于半導(dǎo)體的禁帶寬度Eg時(shí)，光子能夠?qū)r(jià)帶中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生導(dǎo)電的電子、空穴對(duì),這就是本征光電導(dǎo)效應(yīng)。這里h是普朗克常數(shù)，v是光子頻率,Eg是材料的禁帶寬度（單位為電子伏）。因此，本征光電導(dǎo)體的響應(yīng)長(zhǎng)波限λc為 λc=hc/Eg=1.24/Eg (μm) 式中 c為光速。本征光電導(dǎo)材料的長(zhǎng)波限受禁帶寬度的限制。

在60年代初以前還沒(méi)有研制出適用的窄禁帶寬度的半導(dǎo)體材料，因而人們利用非本征光電導(dǎo)效應(yīng)。Ge、Si等材料的禁帶中存在各種深度的雜質(zhì)能級(jí)，照射的光子能量只要等于或大于雜質(zhì)能級(jí)的離化能，就能夠產(chǎn)生光生自由電子或自由空穴。非本征光電導(dǎo)體的響應(yīng)長(zhǎng)波限λ由下式求得 λc=1.24/Ei 式中Ei代表雜質(zhì)能級(jí)的離化能。到60年代中后期，Hg1-xCdxTe、PbxSn1-xTe、PbxSn1-xSe等三元系半導(dǎo)體材料研制成功,并進(jìn)入實(shí)用階段。它們的禁帶寬度隨組分x值而改變，例如x=0.2的HG0.8Cd0.2Te材料，可以制成響應(yīng)波長(zhǎng)為 8～14微米大氣窗口的紅外探測(cè)器。它與工作在同樣波段的Ge：Hg探測(cè)器相比有如下優(yōu)點(diǎn)：

工作溫度高（高于77K），使用方便,而Ge:Hg工作溫度為38K；本征吸收系數(shù)大,樣品尺寸?。灰子谥圃於嘣骷?。表1和表2分別列出部分半導(dǎo)體材料的Eg、Ei和λc值。

通常，凡禁帶寬度或雜質(zhì)離化能合適的半導(dǎo)體材料都具有光電效應(yīng)。但是制造實(shí)用性器件還要考慮性能、工藝、價(jià)格等因素。常用的光電導(dǎo)探測(cè)器材料在射線和可見(jiàn)光波段有：CdS、CdSe、CdTe、Si、Ge等;在近紅外波段有：PbS、InGaAs、PbSe、InSb、Hg0.75Cd0.25Te等;在長(zhǎng)于8微米波段有:Hg1-xCdxTe、PbxSn1-x、Te、Si摻雜、Ge摻雜等；CdS、CdSe、PbS等材料可以由多晶薄膜形式制成光電導(dǎo)探測(cè)器。 可見(jiàn)光波段的光電導(dǎo)探測(cè)器 CdS、CdSe、CdTe 的響應(yīng)波段都在可見(jiàn)光或近紅外區(qū)域，通常稱(chēng)為光敏電阻。它們具有很寬的禁帶寬度（遠(yuǎn)大于1電子伏）,可以在室溫下工作，因此器件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，一般采用半密封式的膠木外殼，前面加一透光窗口，后面引出兩根管腳作為電極。高溫、高濕環(huán)境應(yīng)用的光電導(dǎo)探測(cè)器可采用金屬全密封型結(jié)構(gòu)，玻璃窗口與可伐金屬外殼熔封。

器件靈敏度用一定偏壓下每流明輻照所產(chǎn)生的光電流的大小來(lái)表示。例如一種CdS光敏電阻,當(dāng)偏壓為70伏時(shí)，暗電流為10-6～10-8安，光照靈敏度為3～10安/流明。CdSe光敏電阻的靈敏度一般比 CdS高。光敏電阻另一個(gè)重要參數(shù)是時(shí)間常數(shù) τ，它表示器件對(duì)光照反應(yīng)速度的大小。光照突然去除以后，光電流下降到大值的 1/e（約為37%）所需的時(shí)間為時(shí)間常數(shù) τ。也有按光電流下降到大值的10%計(jì)算τ的;各種光敏電阻的時(shí)間常數(shù)差別很大。CdS的時(shí)間常數(shù)比較大（毫秒量級(jí)）。 紅外波段的光電導(dǎo)探測(cè)器 PbS、Hg1-xCdxTe 的常用響應(yīng)波段在 1～3微米、3～5微米、8～14微米三個(gè)大氣透過(guò)窗口。由于它們的禁帶寬度很窄，因此在室溫下，熱激發(fā)足以使導(dǎo)帶中有大量的自由載流子，這就大大降低了對(duì)輻射的靈敏度。

響應(yīng)波長(zhǎng)越長(zhǎng)的光，電導(dǎo)體這種情況越顯著，其中1～3微米波段的探測(cè)器可以在室溫工作（靈敏度略有下降）。3～5微米波段的探測(cè)器分三種情況：

在室溫下工作，但靈敏度大大下降，探測(cè)度一般只有1～7×108厘米·瓦-1·赫；熱電致冷溫度下工作(約-60℃),探測(cè)度約為109厘米·瓦-1·赫；77K或更低溫度下工作,探測(cè)度可達(dá)1010厘米·瓦-1·赫以上。8～14微米波段的探測(cè)器必須在低溫下工作，因此光電導(dǎo)體要保持在真空杜瓦瓶中，冷卻方式有灌注液氮和用微型制冷器兩種。

紅外探測(cè)器的時(shí)間常數(shù)比光敏電阻小得多,PbS探測(cè)器的時(shí)間常數(shù)一般為50～500微秒,HgCdTe探測(cè)器的時(shí)間常數(shù)在10-6～10-8秒量級(jí)。紅外探測(cè)器有時(shí)要探測(cè)非常微弱的輻射信號(hào),例如10-14 瓦；輸出的電信號(hào)也非常小,因此要有專(zhuān)門(mén)的前置放大器。

在動(dòng)態(tài)特性（即頻率響應(yīng)與時(shí)間響應(yīng)）方面，以光電倍增管和光電二極管（尤其是PIN管與雪崩管）為；在光電特性（即線性）方面，以光電倍增管、光電二極管和光電池為；在靈敏度方面，以光電倍增管、雪崩光電二極管、光敏電阻和光電三極管為。值得指出的是，靈敏度高不一定就是輸出電流大，而輸出電流大的器件有大面積光電池、光敏電阻、雪崩光電二極管和光電三極管；外加偏置電壓低的是光電二極管、光電三極管，光電池不需外加偏置；在暗電流方面，光電倍增管和光電二極管小，光電池不加偏置時(shí)無(wú)暗電流，加反向偏置后暗電流也比光電倍增管和光電二極管大；*工作的穩(wěn)定性方面，以光電二極管、光電池為，其次是光電倍增管與光電三極管；在光譜響應(yīng)方面，以光電倍增管和CdSe光敏電阻為寬，但光電倍增管響應(yīng)偏紫外方向，而光敏電阻響應(yīng)偏紅外方向。

工作原理

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光電探測(cè)器的工作原理是基于光電效應(yīng)，熱探測(cè)器基于材料吸收了光輻射能量后溫度升高，從而改變了它的電學(xué)性能，它區(qū)別于光子探測(cè)器的大特點(diǎn)是對(duì)光輻射的波長(zhǎng)無(wú)選擇性。

光電子發(fā)射器件：光電管與光電倍增管是典型的光電子發(fā)射型（外光電效應(yīng)）探測(cè)器件。其主要特點(diǎn)是靈敏度高，穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度快和噪聲小，是一種電流放大器件。尤其是光電倍增管具有很高的電流增益，特別適于探測(cè)微弱光信號(hào)；但它結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作電壓高，體積較大。

光電倍增管一般用于測(cè)弱輻射而且響應(yīng)速度要求較高的場(chǎng)合，如人造衛(wèi)星的激光測(cè)距儀、光雷達(dá)等。

光電導(dǎo)器件：利用具有光電導(dǎo)效應(yīng)的半導(dǎo)體材料做成的光電探測(cè)器稱(chēng)為光電導(dǎo)器件，通常叫做光敏電阻。在可見(jiàn)光波段和大氣透過(guò)的幾個(gè)窗口，即近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外波段，都有適用的光敏電阻。光敏電阻被廣泛地用于光電自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)、光電跟蹤系統(tǒng)、制導(dǎo)、紅外光譜系統(tǒng)等。

硫化鎘CdS和硒化鎘CdSe光敏電阻是可見(jiàn)光波段用得多的兩種光敏電阻；硫化鉛PbS光敏電阻是工作于大氣*個(gè)紅外透過(guò)窗口的主要光敏電阻，室溫工作的PbS光敏電阻響應(yīng)波長(zhǎng)范圍1.0～3.5微米，峰值響應(yīng)波長(zhǎng)2.4 微米左右；銻化銦InSb光敏電阻主要用于探測(cè)大氣第二個(gè)紅外透過(guò)窗口，其響應(yīng)波長(zhǎng)3～5μm；碲鎘汞器件的光譜響應(yīng)在8～14 微米，其峰值波長(zhǎng)為10.6微米，與CO2激光器的激光波長(zhǎng)相匹配，用于探測(cè)大氣第三個(gè)窗口（8～14微米）°

技術(shù)要求

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為了提高傳輸效率并且無(wú)畸變地變換光電信號(hào)，光電探測(cè)器不僅要和被測(cè)信號(hào)、光學(xué)系統(tǒng)相匹配，而且要和后續(xù)的電子線路在特性和工作參數(shù)上相匹配，使每個(gè)相互連接的器件都處于佳的工作狀態(tài)?，F(xiàn)將光電探測(cè)器件的應(yīng)用選擇要點(diǎn)歸納如下：

光電探測(cè)器必須和輻射信號(hào)源及光學(xué)系統(tǒng)在光譜特性上相匹配。如果測(cè)量波長(zhǎng)是紫外波段，則選用光電倍增管或?qū)ｉT(mén)的紫外光電半導(dǎo)體器件；如果信號(hào)是可見(jiàn)光，則可選用光電倍增管、光敏電阻和Si光電器件；如果是紅外信號(hào)，則選用光敏電阻，近紅外選用Si光電器件或光電倍增管；

光電探測(cè)器的光電轉(zhuǎn)換特性必須和入射輻射能量相匹配。其中首先要注意器件的感光面要和照射光匹配好，因光源必須照到器件的有效位置，如光照位置發(fā)生變化，則光電靈敏度將發(fā)生變化。如光敏電阻是一個(gè)可變電阻，有光照的部分電阻就降低，必須使光線照在兩電極間的全部電阻體上，以便有效地利用全部感光面。光電二極管、光電三極管的感光面只是結(jié)附近的一個(gè)極小的面積，故一般把透鏡作為光的入射窗，要把透鏡的焦點(diǎn)與感光的靈敏點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。一定要使入射通量的變化中心處于檢測(cè)器件光電特性的線性范圍內(nèi)，以確保獲得良好的線性輸出。對(duì)微弱的光信號(hào)，器件必須有合適的靈敏度，以確保一定的信噪比和輸出足夠強(qiáng)的電信號(hào)；

光電探測(cè)器必須和光信號(hào)的調(diào)制形式、信號(hào)頻率及波形相匹配，以保證得到?jīng)]有頻率失真的輸出波形和良好的時(shí)間響應(yīng)。這種情況主要是選擇響應(yīng)時(shí)間短或上限頻率高的器件，但在電路上也要注意匹配好動(dòng)態(tài)參數(shù)；

光電探測(cè)器必須和輸入電路在電特性上良好地匹配，以保證有足夠大的轉(zhuǎn)換系數(shù)、線性范圍、信噪比及快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)等；

為使器件能*穩(wěn)定可靠地工作，必須注意選擇好器件的規(guī)格和使用的環(huán)境條件，并且要使器件在額定條件下使用；

主要產(chǎn)品

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按功能市場(chǎng)分析：

全金屬探測(cè)器：能檢測(cè)到所有不同材質(zhì)的金屬雜質(zhì)，所以這款產(chǎn)品在市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，占有率是的，也比較受到各種用戶(hù)的喜愛(ài)。而且這款產(chǎn)品用途很廣，主要用于專(zhuān)門(mén)用于肉類(lèi)、菌類(lèi)、糖果、飲料、糧食、果蔬、乳制品、水產(chǎn)品、保健品、添加劑和調(diào)味品等食品中的鐵金屬以及非鐵金屬雜質(zhì)的檢測(cè)；用于化工原料、橡膠、塑膠、紡織品、皮革、化纖、玩具中的金屬雜質(zhì)檢測(cè)用于醫(yī)藥、保健品、生物制品、化妝品、禮品、包裝、紙品中的金屬雜質(zhì)；鐵金屬探測(cè)器，又叫“檢針機(jī)”“驗(yàn)針機(jī)”“過(guò)針機(jī)”這類(lèi)產(chǎn)品只能用于檢測(cè)鐵金屬雜質(zhì)，主要用于服裝，紡織等縫制品行業(yè)，用于檢測(cè)縫制品生產(chǎn)過(guò)程中遺留中產(chǎn)品中的斷針。特別提醒：檢針機(jī)不能應(yīng)用于食品行業(yè)，因?yàn)闄z針機(jī)主要靠物理磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)磁力檢測(cè)，（檢針機(jī)的探測(cè)頭里面是磁鐵），檢針機(jī)的靈敏度會(huì)隨著磁鐵的磁性減弱而降低，所以這款設(shè)備使用壽命較短，再加上檢針機(jī)只能檢測(cè)鐵金屬，市場(chǎng)上面臨淘汰的局面；鋁箔金屬探測(cè)器：主要用于檢測(cè)鋁膜或者鋁鉑包裝的產(chǎn)品。工來(lái)生產(chǎn)中的很多藥品，食品都用鋁膜或者鋁鉑包裝，只能用這類(lèi)設(shè)備來(lái)檢測(cè)。這款產(chǎn)品技術(shù)水平比較高，價(jià)格比較昂貴。一般價(jià)格在三十萬(wàn)以上。