光电检测第七章真空成像器件.pptVIP

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2023-08-11 发布于广东
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光电检测第七章真空成像器件.ppt

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第七章真空成像器件持续的光电变换过程实现了光电量的积累。从电子枪发射出来的电子束依次沿着靶面扫描, 将靶面的电位起伏顺序地转变成视频信号输出,就完成了扫描输出的功能。 7.3 摄像管第六十二页，共一百零四页，2022年，8月28日第七章真空成像器件如图所示靶面电位的变化，说明了不同光照下像素所对应的信号电压的形成过程。 7.3 摄像管返回第六十三页，共一百零四页，2022年，8月28日光电发射型摄像管的结构和工作原理第七章真空成像器件如图所示,光电发射型摄像管的结构包括光电阴极、移像区、存储靶和电子束扫描区4部分。其光电变换和光电信息的积累和储存功能分别由光电阴极和存储靶完成，它们之间隔一个移像区。 7.3 摄像管第六十四页，共一百零四页，2022年，8月28日第七章真空成像器件移相区的作用是使光电阴极产生的光电子在运动过程中获得能量而加速，以便在靶上产生更多的电荷，提高摄像管的响应率。在靶面电位图像建立后由电子枪用细电子束进行扫描而获取视频信号。当电子束扫描各像素时，由于电子上靶的中和作用使靶面电位与电子枪阴极电位平衡；由于靶面各像素累积电荷不同，需要中和的电子数也不相同，这个电子数就反映了积累信号的大小。 7.3 摄像管返回第六十五页，共一百零四页，2022年，8月28日光导靶和存储靶第七章真空成像器件摄像管的关键器件是靶，视象管和光电发射型摄像管的靶的作用不同，结构也不同。 7.4 光导靶和存储靶 7.4.1 视像管靶返回 7.4.2 光电发射型摄像管靶 ——存储靶第六十六页，共一百零四页，2022年，8月28日视像管靶第七章真空成像器件视像管的靶是光电导靶,靶的厚度约几微米到20μm。视像管靶的主要作用是完成光学图像的光电转换和信号电荷的积累和存储。一方面要求光电导材料的电阻率ρ≥1012Ω?cm,同时材料的横向电阻也应足够高，方块电阻在2х1013~ 2х10 14 Ω之间，这样可以防止各个像素之间表面漏电将图像电位拉平。另一方面还要求光电导材料的禁带宽度小于1.7eV~2eV，使靶材料由较长的长波限。 7.4 光导靶和存储靶返回第六十七页，共一百零四页，2022年，8月28日第七章真空成像器件 7.4 光导靶和存储靶 1. 硅靶返回 2. 氧化铅靶 3. 异质结靶视象管靶的结构、工作原理及性能第六十八页，共一百零四页，2022年，8月28日硅靶第七章真空成像器件 7.4 光导靶和存储靶如图所示。硅靶窗口玻璃内表面涂有一层很薄的既可透光也可导电的金属膜，在上面接有引线可同负载相连，称为信号板。挨着信号板的是一块N型硅片。硅片在朝电子枪一面先生成一层SiO2 ，接着利用光刻技术在SiO2上光刻几十万个小孔再通过掺杂是每个小孔都变成P型硅，被称为P型岛。每个P型岛与N型衬底形成PN结。第六十九页，共一百零四页，2022年，8月28日第七章真空成像器件 7.4 光导靶和存储靶硅靶的光电变换过程是：信号板通过引线、负载电阻与靶电源的正极相连。电子枪的热阴极接地，扫描电子束即具有地的电位。当电子束扫描到每个P型岛时，P型岛的PN结即被反偏置,结电容被充电到靶电源电压。第七十页，共一百零四页，2022年，8月28日第七章真空成像器件无光照时,由于PN结有反向漏电流(暗电流),在负载电阻上要产生少量的电压降,靶的两边——成像面和扫描面之间的电压,略低于靶电源电压。有光照时,光进入到每个PN结区将产生电子—空穴对,它们被结内电场分离以后,光生电子通过信号板等外电路入地,光生空穴则被积累于P型岛上。 7.4 光导靶和存储靶第七十一页，共一百零四页，2022年，8月28日第七章真空成像器件如果光照是均匀的,靶的扫描面电位只是均匀地升高;如果光照不均匀,是一幅光学图像,则扫描面上各P型岛的电势分布将正比于入射光学图像的亮度分布,亮度高的点,所对应的P型岛的电势也高。当电子束扫描各个二极管时,其电位被拉平到阴极电位,产生的光电流流过负载电阻就形成与光学图像对应的视频信号。硅靶的优点：光谱响应范围宽、量子效率高、抗烧伤能力强。 7.4 光导靶和存储靶返回第七十二页，共一百零四页，2022年，8月28日