1、2 检测技术与检测元件 2.检测技术与检测元件第 7节 光 电式检测元件12 检测技术与检测元件 基本要求 掌握光电式检测元件的基本工作原理：光电效应外光电效应 内光电效应 :光电导效应 、光生伏特效应 熟悉 光电器件的基本特性光谱灵敏度光照特性 掌握常见的光电器件的工作原理 会分析光电器件的应用22 检测技术与检测元件 光电式检测元件是一种将 光信号 转换为 电信号 的元件，其物理基础是 光电效应 。光电式检测元件概述32 检测技术与检测元件 1905年德国物理学家爱因斯坦用光量子学说 解释了光电发射效应，并为此而获得 1921年诺贝尔物理学奖。 42 检测技术与检测元件 光波 ：波长为 1
2、010 6nm的电磁波紫外线： 波长 10380nm波长 10200nm 称为极远紫外线 波长 200300nm 称为远紫外线波长 300380nm 称为近紫外线可见光： 波长 380780nm红外线： 波长 78010 6nm波长 3m（即 3000nm） 以下的称近红外线波长超过 3m 的红外线称为远红外线。光谱分布如图所示。概 述1.光的特性光的特性52 检测技术与检测元件 远紫外 近紫外可见光 近红外 远红外极远紫外0.01 0.1 1 100.05 0.5 5波长 /m频率 /Hz光子能量 /eV101551014 101451013100 10 150 5 0.5510151016
3、31018真空中的光速 c=2.997931010cm/s， 通常 c31010cm/s。 光的波长 和频率 、 光速的关系为的单位为 Hz， 的单位为 cm。 c= =31010cm / s光谱分布图 :62 检测技术与检测元件 由光的粒子说可知，光是以光速运动着的粒子（光子）流，一由光的粒子说可知，光是以光速运动着的粒子（光子）流，一束频率为束频率为 f 的光由能量相同的光子所组成，每个光子的能量为的光由能量相同的光子所组成，每个光子的能量为h 普朗克常数，普朗克常数， 6.62610 -34Js ； 光的频率（单位光的频率（单位 s-1）。）。可见，光的频率愈高（即波长愈短），光子的能量
4、愈大。可见，光的频率愈高（即波长愈短），光子的能量愈大。光都具有反射、折射、散射、衍射、干涉和吸收光都具有反射、折射、散射、衍射、干涉和吸收等性质。等性质。72 检测技术与检测元件 光通量 ：每单位时间到达、离开或通过曲面的 光能数量 。单位是流明 。如果将光作为穿越空间的粒子（光子），那么到达曲面的光束的光通量与 1 秒钟内撞击曲面的粒子数成一定比例。 光照度 E：表示物体表面单位面积上受到的光通量，即通常所说的勒克司度（ lux）， 1勒克司相当于 1流明 /平方米。 发光强度 I：光源在某一特定方向上单位立体角（球面度）内辐射的光通量，称为光源在该方向上的发光强度，简称光强，单位为坎德拉
5、（ cd），简称坎。 2.相关概念相关概念82 检测技术与检测元件 3.光源（发光器件）光源（发光器件）1）白炽光源用钨丝通电加热作为光辐射源，一般白炽灯的辐用钨丝通电加热作为光辐射源，一般白炽灯的辐射光谱是连续的。射光谱是连续的。 发光范围： 可见光、大量红外线和紫外线，所以任何可见光、大量红外线和紫外线，所以任何光敏元件都能和它配合接收到光信号。光敏元件都能和它配合接收到光信号。 特点： 寿命短而且发热大、效率低、动态特性差，但寿命短而且发热大、效率低、动态特性差，但对接收光敏元件的光谱特性要求不高。对接收光敏元件的光谱特性要求不高。 92 检测技术与检测元件 2）气体放电光源）气体放电光源定义：定义： 利用电流通过气体产生发光现象制成的灯。利用电流通过气体产生发光现象制成的灯。 气体放电灯的光谱是不连续的，光谱与气体气体放电灯的光谱是不连续的，光谱与气体的种类及放电条件有关。的种类及放电条件有关。改变气体的成分、压力、阴极材料和放电电改变气体的成分、压力、阴极材料和放电电流大小，可得到主要在某一光谱范围的辐射。流大小，可得到主要在某一光谱范围的辐射。 10
