0,25 0,5 0,75 1,а 1,г5А,мктл с)

Рис. 11.1. Спектры излучения: а - линейчатый; б - сплошной

0,25 0,5 0,15 1,0 725 Л,пкм

ставляющих его монохроматических потоков

Фе = ФеХ, + ФеХг + - • • + е\, = ФХ. , (11.1)

где \. - номера гармоник, присутствующих в спектре излучения.

На рис. 11.1, б показан сплошной спектр излучения нагретого тела. Распределение излучения по спектру характеризуется спектральной плотностью потока излучения ip(k)

sp(X) = lim

(11.2)

где ДФе и Ф - потоки излучения узких участков спектра ДХ и dX. Спектральная плотность потока излучения измеряется в ваттах на микрон (нанометр).

Сложный поток излучения источника со сплошным спектром излучения определяется выражением

Фе = / vo(X)dX. о

(11.3)

Графически сложный поток излучения может быть найден как площадь под кривой sp(X) на рис. 11.1,6.

Энергия излучения и поток излучения являются энергетическими величинами. Существует также система световых величин. Мощность излучения можно оценивать по световому ощущению, которое она производит, т. е. реакции человеческого глаза на воздействие потока излучения. Глаз представляет собой избирательный (селективный) приемник излучения, его реакция зависит от длины волны излучения. На рис. 11.2 приведена характеристика относительной спектральной чувствительности человеческого глаза, назьшаемая кривой относительной видности VQC).

Рис. 11.2. Спектральная характеристика относительной видности

Световым потоком называется поток излучения, оцениваемый по зрительному восприятию, т. е. он представляет собой видимую часть любого потока излучения. Очевидно, одинаковые по значению потоки излучения, но имеющие различный спектральный состав, будут иметь различные световые потоки. Единицей светового потока является люмен (лм). В максимуме кривой относительной видности при X = = 0,555 мкм 1 Вт монохроматического потока излучения равен 680 лм соответствующего монохроматического светового потока. Чтобы перейти от монохроматического потока излучения к монохроматическому световому потоку Фу X с той же длиной волны, можно воспользоваться соотношением

06 Лмкм

Ф,Х = 680ФеХ(Х).

(11.4)

Световой поток источника с линейчатым спектром излучения может быть найден из (11.1) и (11.4)

Фу = 680 2 ФеХ(Х), \

Хд. - номера гармоник в пределах видимой части спектра излучения.

Световой поток источника со сплошным спектром излучения с известной функцией спектральной плотности sp(X) находится интегрированием в пределах границ видимого диапазона

Хг =0,78 мкм Фу = 680 ; (X)F(X)dX.

Xi = 0,38 мкм

(11.5)

11.2. НАЗНАЧЕНИЕ ПРИЕМНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Приемником излучения или фотоприемником назьшается прибор, предназначенный для преобразования оптического сигнала в электрический. В зависимости от механизма преобразования энергии излучения приемники излучения делятся на тепловые и фотоэлектронные (фотоэлектрические, фотонные). В тепловых фотоприемниках поглощенная энергия излучения превращается в тепло, в результате чего изменяются электрические свойства вещества.

В фотоэлектронных приемниках происходит прямое взаимодействие между фотонами и электронами материала чувствительного слоя фото-

приемника. Электрические свойства фотоприемника при этом изменяются, а температура остается практически неизменной.

Фотоэлектронные приемники излучения, в свою очередь, можно разделить на два класса, включающих в себя большинство применяемых на практике приемников излучения: электровакуумные фотоэлектронные приборы и полупроводниковые фотоэлектрические приборы. Принцип действия первых основан на внешнем фотоэффекте, или фотоэлектронной эмиссии, работа вторых основана на внутреннем фотоэффекте (фоторезистивном или фотогальваническом).

К электровакуумным фотоэлектронным приборам, которые будут рассмотрены в данной книге, относятся фотоэлементы и фотоэлектронные умножители.

11.3. ПОНЯТИЕ О ПАРАМЕТРАХ И ХАРАКТЕРИСТИКАХ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ФОТОЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ

В том случае, когда специальный состав излучения не влияет на определение параметра и ход характеристики рассматриваемого прибора, поток будем обозначать символом Ф без индексов.

Чувствительность. Под чувствительностью фотоприемника в общем случае понимают отношение его реакции к оптической величине, вызвавшей эту реакцию. Реакцией электровакуумных фотоэлектронных приборов на изменение потока удобно считать изменение тока. Это связано с тем, что ток в рассматриваемых приборах в рабочем режиме зависит в основном от интенсивности потока, попадающего на фотоприемник, и практически не зависит от напряжения на выходном электроде. Различают дифференциальную чувствительность, определяемую как отношение приращений тока и потока S = dl j йФ, и статическую, равную отношению постоянных значений этих величин S = I/Ф. У вакуумных фотоэлектронных приборов дифференциальная и статическая чувствительности равны в связи с линейностью характеристики / = /(Ф).

Спектральной чувствительностью назьшается чувствительность к монохроматическому потоку излучения, т. е. отношение тока к падающему монохроматическому потоку SeX= ФеХ- Спектральная чувствительность фотоэлектронных приборов зависит от длины волны излучения. Эта зависимость SeX =/(ФеХ) является спектральной характеристикой прибора. Для удобства на практике пользуются понятием относительной спектральной чувствительности S (X) - отношением чувствительности на данной длине волны к максимальной спектральной чувствительности SeXmax

S(X)=SeXlSeXmax. (11-6)

Относительная спектральная характеристика 5 (X) =/(Х) позволяет сравнивать избирательные свойства приборов, имеющих большие