Снос зданий:
ecosnos.ru
Главная  Пирометры частичного излучения 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 [ 44 ] 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76

создаются пары носителей, которые диффундируют внутри полупроводника. Диффузия вызывает падения напряжений на р-п-переходах. Неравенство этих напряжений приводит к разности потенциалов которую при малых

значениях рассчитывают по формуле

.B = oexp()g.

где t/o - постоянная составляющая, зависящая от свойств полупроводника; /д - диффузионная длина.

j Я] А

И

4-

а

У /) } } .

т

В

0-Q д II я D-0

г

-о 1/д о-

t III у

Рис. 5.65. Различные схемы включения полупроводниковых приемников излучения ,в координаторах без модуляции лучистого потока

Высокой чувствительностью к перемещению изображения обладает полупроводниковый фототриод (схема д). Ои представляет собой полупроводниковую пластину, состоящую из двух участков с п- проводимостью и узкого центрального участка с р-проводимостью. Разновидностью этого приемника является германиевая прямоугольная пластина (п-типа), состоящая из двух монокристаллов с резко выраженной границей разориентировки. В момент перехода изображения через границу раздела кристаллов выходной сигнал, обусловленный поперечным фотоэффектом, изменяет знак.

При малых смещениях изображения относительно оси симметрии приемника и^ = k(K, F)p, где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от длины волны Я и падающего лучистого потока F. Координатор с таким приемником излучения позволяет регистрировать смещения изображения порядка 10- м.

На схеме е изображен фотопотенциометр, действие которого основано на внутреннем фотоэффекте в полупроводнике. Фотопотенциометр состоит из про-врачиого для излучения резистивного слоя J, на котором от внешнего источ-



ника возникает падение напряжения U . Через фотопроводник 2 создается контакт между коллектором 3 и слоем 1. При наличии на фотопроводнике изображения шириной б между слоями 1 и 3 возникает проводящий мост, сопротивление которого значительно меньше сопротивления затемненных участков. Формула для расчета выходного сигнала имеет вид [4]

tBbix - to 2 (L - 6)

4i

Г2(-б) 1 , J. [I-(p-6)] [L-(p + 6)]) (5.16)

где Гф = 1/(6/Ьф) (а/Оф) ааф; i? - сопротивление нагрузочного резистора; ?ф- сопротивление освещенного перехода; Ь, а, а - толщина, ширина и удельная проводимость резистивного слоя; Ьф, Оф, Оф - то же, для фотослоя; L - длина фотопотенциометра.

В случаях малых размеров изображения, а также при р > th---

ф

выражение (5.16) упрощается:

Ro(Ri + R + R)-Rl* .

где Ri = (L - 6 + р)/(Ьаа); i?o = 2 (L - б)/(Ьаа).

Фотопотенциометры обычно применяют совместно с цилиндрическим объективом для того, чтобы изображение источника излучения получалось ие в виде пятна, а в виде штриха.. При этом можно регистрировать смещение штриха относительно оси симметрии порядка 1,25 10- мм.

Координаторы с пироэлектрическилли приеллниками

Применение пироэлектрических приемников позволяет создать координаторы, чувствительные в широком спектральном диапазоне от крайней ультрафиолетовой до дальней инфракрасной области спектра.

Пироэлектрический приемник, разработанный в Институте физики АН УССР [57], состоит из плоскопараллельной пластины пироактивного материала 4 (рис. 5.66, а) и облучаемого электрода 3 (Ag толщиной 0,1 мкм), на который нанесен слой золотой черни. Противоположный точечный электрод 5 имеет форму круга диаметром 50 мкм. В качестве пироактивного материала взят монокристалл триглициисульфата или титанат бария (толщиной 100 мкм). Приемник заключен в пермаллоевый корпус, экранирующий его от магнитных полей. Входное окно в корпусе выполнено из материала, прозрачного в заданном спектральном диапазоне.

Сфокусированное оптической системой излучение модулируется с частотой 20 Гц, попадает через входное окно на слой черни и поглощается ею. Вследствие локального изменения температуры пироактивного материала на его поверхности возникают поляризованные заряды, что приводит к появлению напряжения между верхним сплошным и нижним точечным электродами. Напряжение максимально, когда точечное изображение объекта и точечный электрод лежат на одной вертикали. По мере удаления изображения от этой вертикали величина напряжения падает (рис. 5.66, б). Форма кривой чувствительности зависит от толщины облучаемого электрода.

Характеристики координатора: порог чувствительности при частоте модуляции 20 Гц - 5 . 10~ Вт/Гц; постоянная времени 10- - 10- с; выходное сопротивление Ом; максимальная чувствительность 2000 В/Вт.




0,9тм <

160 Ш

320 f.MKM

(5.17)

* Рис. 5.66. координатор с пироэлектрическим приемником (а) и

зависимость' относительного изменения напряжения на выходе приемника от рассогласования (б):

7 -оптическая система; 2 - золотая чернь; 3 - облучаемый электрод; 1 пироактивный материал; 5точечный электрод; 5 -усилитель

6. РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНОЙ ДАЛЬНОСТИ ДЕЙСТВИЯ КООРДИНАТОРОВ

Максимальную дальность действия igKc координатора по серому излучателю, находящемуся на неизлучающем фоне, рассчитывают по формуле [621:

- а еатаТоп-обСозаЯг /кл /М

где 8 - коэффициент излучения объекта, независимый от длины волны и одинаковый по всей поверхности излучения; S - площадь излучающей поверхности, м 2; T = 2JS-\-t\ - температура излучающей поверхности, °С; о -5,669 X X 10 Вт(м 2-/С*)-постоянная Стефана-Больцмана; - коэффициент пропускания оптической системы; Sg - площадь незатененной части объектива, ыА; а - угол между нормалью к поверхности излучения и линией дальности; т - отношение сигнал/шум по напряжению для приемника излучения; - площадь чувствительной площадки приемника излучения, см 2; Д/ - ширина полосы пропускания частот электронной схемы усиления сигнала приемника, Гц; fnop рог чувствительности приемника излучения, определяемый по черному телу с температурой Т*. Вт/(см.Гц*/-2);

X == -i-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 [ 44 ] 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76