Слабый поток - излучение
Cтраница 1
 |
Темновой ток ФЭУ при различных напряжениях между его дино-дами. [1] |
Слабые потоки излучения регистрируют с помощью фотоэлементов, болометров и других приборов. Однако для предельно слабых потоков применяют счетную технику, аналогичную технике счета электронов. Для счета фотонов используют фотоэлектронные умножители ( ФЭУ), у которых кроме рассмотренной вторично-эмиссионной системы имеется еще фотокатод с фокусирующей системой. Из фотокатода под действием фотонов вылетают электроны, которые фокусируются на первом диноде умножителя. Вероятность вылета фотоэлектрона г) составляет всего лишь несколько процентов. [2]
Если вещество облучить слабым потоком излучения с частотой v %, то оно вызовет индуцированные переходы с уровня 2 на уровень 1 и мы получим усиление. Частота v % в этом случае носит название частоты сигнала, а частота з - - частоты холостого перехода. [3]
Так как частотная характеристика этих фоторезисторов, измеренная при слабых потоках излучения, подобна кривой спектрального распределения шума, то фоторезисторы этого типа не имеют ярко выраженных оптимальных частот, на которых отношение сигнала к шуму имело бы резко выраженный максимум. Аналогичную картину следует ожидать и у других типов фоторезисторов. Шумы электровакуумных фотоэлементов и фотоэлектронных умножителей по своей природе практически одинаковы, только у последних к дробовому эффекту фотокатода добавляются дробовые эффекты эмиттеров. [4]
Человеческий глаз, являющийся очень чувствительным приемником излучения, как прибор имеет большой недостаток: результаты наблюдений слабых потоков излучения нельзя быстро и автоматически зафиксировать. Поэтому сейчас наблюдения непосредственно глазом производятся редко. Существуют, помимо указанных, и другие приемники оптического излучения, о которых здесь мы рассказывать не будем. [5]
Вследствие того что интегральная чувствительность ФЭУ может достигать нескольких десятков А-лм -, они нашли широкое применение для регистрации очень слабых потоков излучения - - примерно 10 - 13 - Ю-14 лм, причем ФЭУ имеют большой линейный участок световых характеристик. [6]
Достоинства фотоэлектрического метода измерения ультрафиолетового излучения становятся особенно существенными при использовании вместо фотоэлементов фотоумножителей, высокая чувствительность которых позволяет сильно упростить аппаратуру и облегчить задачу измерения слабых потоков излучений. [7]
При выборе вида модуляции и способа ее получения необходимо прежде всего исходить из величины принимаемого фотоэлементом потока излучения. При очень слабых потоках излучения необходимо принимать меры к увеличению отношения сигнала к шуму. Это заставляет в ряде случаев использовать фотоэлектронные умножители и избирательные усилители. Чем уже полоса пропускания такого усилителя, тем меньше сказываются шумы на принимаемом сигнале. Так как хорошие избирательные свойства имеют усилители, работающие только на повышенных частотах, начиная от 1 - 2 кгц и выше, то применение более низких частот при модуляции нежелательно. Однако в случае необходимости и для более низких частот могут быть изготовлены усилители с очень узкой полосой пропускания. [8]
 |
Спектральная характеристика квантового выхода фотоэмиссии MgO. [9] |
Темновой ток является основным источником шума в фотоэлектронных приборах при регистрации слабых потоков излучения. [10]
Дробовые флуктуации проявляются и при слабых световых потоках, что объясняется квантовым характером потока, и в этом случае называются фотонным шумом или флуктуациями. Эти флуктуации ограничивают возможности анализа слабых световых потоков и, следовательно, фотоэлектрических и рентгеновских методов НК, при которых из-за сильного поглощения излучения приемника достигают очень слабые потоки излучения. [11]
Это показывает, что в пределах до 5 кгц практически сказывается только избыточный шум. Улучшение технологии производства фотогальванических элементов должно позволить снизить уровень этих шумов до такого, при котором они будут сказываться только до частот порядка 500 гц, как это имеет место у обычных транзисторов. Уменьшение уровня избыточного шума на повышенных частотах позволяет воспринимать более слабые потоки излучения. Оптимальной частотой для фотодиодов является частота 10 - 20 кгц, а для фототранзисторов - 3 - 6 кгц, так как при более высоких частотах чувствительность фотоэлементов снижается из-за их инерционности. [12]
Почти во всех случаях эти поля были обнаружены из зеемановского сдвига спектральных линий. В частности, приходится изучать гораздо более слабые потоки излучения. Кроме того, поток излучения воспринимается интегрально от всей звездной поверхности, хотя излучают различные ее участки с разжчными магнитными полями, течениями и другими характеристиками. Доплер-эффект и другие эффекты сложным образом влияют на спектральные линии и могут заслонять зееманов-ский эффект. Поэтому даже в наилучшем Случае удается обнаружить только глобальные поля не менее 102 Гс. Если бы Солнце располагалось столь же далеко, как звезды, было бы невозможно обнаружить его магнитное поле. [13]
Как уже отмечалось, описанные выше методы регистрации ультрафиолетового излучения с помощью стандартных фотоумножителей со сложными, активированными цезием фотокатодами имеют ряд недостатков. К ним относится высокая чувствительность сложных фотокатодов в видимой области спектра, приводящая к наличию в анодном токе фотоумножителя большой составляющей, обязанной фону видимого света. Для отсечения этого фона приходится применять наборы светофильтров, что, помимо неудобства в эксплуатации и недостаточно полного положительного эффекта, приводит еще и к значительной потере в часто и без того слабом потоке ультрафиолета. Наличие в фотоумножителе поверхностей, активированных щелочным металлом, приводит также, как правило, к снижению его стабильности, более выраженным эффектам утомления и к значительному разбросу характеристик, в частности спектральных, от образца к образцу. Кроме того, уровень собственного шума в фотоумножителе со сложными фотокатодами с малой работой выхода вследствие заметной термоэмиссии при комнатной температуре относительно велик ( см. гл. VII) и ограничивает возможности регистрации слабых потоков излучений. Наконец, фотоумножители со сложными фотокатодами не допускают ухудшения вакуума или впуска в них воздуха хотя бы даже и кратковременного, поэтому не могут быть безоконными и не могут присоединяться к вакуумной аппаратуре ( например, к вакуумному монохроматору), в которую по условиям работы возникает необходимость впускать воздух. Последнее обстоятельство делает обычные фотоумножители со сложными фотокатодами непригодными для регистрации вакуумного ультрафиолета, поскольку для него не имеется прозрачных материалов и не известны эффективные люминесцентные преобразователи. [14]
Страницы: 1