光子探測器

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光子探測器CCD介紹

電荷耦合器件（CCD）是一種高靈敏度的光子探測器。CCD分為許多光敏小區(qū)域（稱為像素），可用于構(gòu)建感興趣場景的圖像。落在由一個像素定義的區(qū)域內(nèi)的光子將轉(zhuǎn)換為一個（或多個）電子，并且收集的電子數(shù)量將與每個像素處的場景強度成正比。CCD移出時，可以測量每個像素中的電子數(shù)量，并且...

利用輻射與物質(zhì)相互作用的光輻射探測器。這種探測器在吸收光子后隨之產(chǎn)生與接收到的光子數(shù)成比例的輸出。

半導體光子型探測器的性能在很大程度上取決于制備探測器所用的半導體材料。本征半導體材料比摻雜半導體材料更加有用。本征半導體材料既能用來制作光導型探測器，又能制做光伏型探測器；而摻雜半導體只能做成光導型探測器。截止波長較長的半導體光子型探測器，大多數(shù)必須在較低溫度下工作，如77K，38K或4.2K。同一探測器在室溫下的探測率明顯低于低溫下的探測率。為了保持半導體光子型探測器的正常工作，常把探測器置于低溫容器（杜瓦瓶）中，或用微型致冷器使探測器達到較低的工作溫度。

大多數(shù)航天遙感器上采用的可見光光電探測器主要為光子探測器。當光子探測器吸收光子后，由于材料的光電效應，材料的電子狀態(tài)發(fā)生改變，導致其電學性能發(fā)生變化，從而獲得入射輻射的信息。光子探測器其有響應速度快、靈敏度高等特點。同時光子探測器的響應是波長的函數(shù)，各種探測器都有其截止頻率，其響應隨波長變短而下降。描述探測器性能的主要參數(shù)有響應率、光譜響應、時間常數(shù)等。用于航天遙感的有單個硅光電二極管的單元器件，也有由幾個到數(shù)十個分立硅光電二極管規(guī)則排列的多元并掃探測器陣列，還有由幾百個到數(shù)萬個光敏元排列的CCD線陣和CCD面陣器件。

利用外光電效應制成的光子型探測器是真空電子器件，如光電管、光電倍增管和紅外變像管等。這些器件都包含一個對光子敏感的光電陰極，當光子投射到光電陰極上時，光子可能被光電陰極中的電子吸收，獲得足夠大能量的電子能逸出光電陰極而成為自由的光電子。在光電管中，光電子在帶正電的陽極的作用下運動，構(gòu)成光電流。光電倍增管與光電管的差別在于，在光電倍增管的光電陰極與陽極之間設置了多個電位逐級上升并能產(chǎn)生二次電子的電極（稱為打拿極）。從光電陰極逸出的光電子在打拿極電壓的加速下與打拿極碰撞，發(fā)生倍增效應，最后形成較大的光電流信號。因此，光電倍增管具有比光電管高得多的靈敏度。紅外變像管是一種紅外-可見圖像轉(zhuǎn)換器,它由光電陰極、陽極和一個簡單的電子光學系統(tǒng)組成。光電子在受到陽極加速的同時又受到電子光學系統(tǒng)的聚焦，當它們撞擊在與陽極相連的磷光屏上時，便發(fā)出綠色的光像信號。