- Оптическое излучение. Основные типы приемников оптического излучения, общие
характеристики приемников излучения. Приемники изображения. Фотоэлектронные
приемники ≈ приемники на основе внешнего и внутреннего фотоэффекта. Краткое содержание курса.
Историческая справка. Основные соотношения внешнего фотоэффекта.
- Элементы зонной теории твердого тела. Валентная зона, зона проводимости,
запрещенная зона. Металлы и полупроводники. Примесные полупроводники. Работа
выхода и электронное сродство. Фотогенерация свободных носителей,
связь с оптическими свойствами вещества. Термогенерация.
- Три этапа фотоэмиссии ≈ возбуждение фотоэлектрона, его диффузия к поверхности,
преодоление поверхностного барьера. Квантовый выход. Особенности фотоэмиссии из металлов.
Механизмы потери энергии электроном в полупроводниках. Особенности наилучших
фотоэмиттеров (фотокатодов). Фотокатоды с отрицательным электронным сродством.
Термоэмиссия электронов.
- Фотокатод фотоэлектронного умножителя. Массивный и полупрозрачный фотокатоды.
Квантовая эффективность и катодная чувствительность. Спектральные характеристики
фотокатода. Основные типы фотокатодов, их особенности. Соотношения между светотехническими
и физическими величинами. Оптические свойства фотокатодов. Оптические методы повышени
чувствительности. Специальные фотокатоды.
- Динодная система и анод ФЭУ. Вторичная эмиссия электронов. Коэффициент умножения.
Зависимость от питающего напряжения. Временные характеристики электронного импульса.
Основные типы динодных систем и их особенности. Анод (коллектор). Схема включения и питани
ФЭУ. Делители напряжения. Выходной сигнал и анодная нагрузка. Анодная чувствительность.
Связь между токовыми и импульсными характеристиками. Амплитудное распределение импульсов.
Метод измерения тока и метод счета фотонов (импульсов).
- Темновой ток и его источники. Автоэмиссия. Разрядные явления. После-импульсы.
Методы минимизации шумов. Систематические эффекты, влияющие на чувствительность ФЭУ.
Влияние температуры, магнитного поля, временной дрейф и гистерезис. Предельные световые
загрузки и линейность ФЭУ.
- Метод счета фотонов. Анодная цепь ФЭУ. Усилители импульсов и их характеристики.
Дискриминация импульсов. Счетная характеристика. Связь с амплитудным распределением.
Плато. Рабочая точка. Статистика импульсов. Динамический диапазон. Накопление достоверного
результата. Методы измерения нелинейности.
- Основные производители ФЭУ. Современные ФЭУ, основные области использования.
Диссекторы. Многоанодные ФЭУ. Координатно-чувствительные ФЭУ.
- Приборы на основе внутреннего фотоэффекта. Фотопроводимость и фото√ЭДС.
Фотосопротивление и его основные характеристики. Фотодиоды. Принцип работы, режимы
включения и основные характеристики. Лавинные фотодиоды. Лавинный пробой. Режим усилени
фототока, коэффициент усиления. Режим счета импульсов и квантовая эффективность.
- Принцип измерений с накоплением заряда. МДП (МОП) конденсатор (ячейка). Обедненна
область. Методы считывания. Двойная коррелированная выборка. Приборы с произвольной
адресацией (ПЗИ). Матрицы с активными ячейками и их основные характеристики.
- Приборы с зарядовой связью. Фотоячейка. Принципы функционирования ПЗС. Управляющие шины и
стоп√каналы. Эффективность переноса. Ловушки. Поверхностный и объемный (скрытый) канал.
Емкость ячейки и ее переполнение. Источники шума в ПЗС матрицах. Способы уменьшения шумов.
Охлаждение. MPP режим.
- Архитектура ПЗС матриц. Столбцы и строки. Полнокадровые матрицы. Межстрочный и кадровый
перенос. Ортогональные матрицы. Горизонтальный регистр. Бинирование. Выходное устройство.
Шум считывания. Считывание и обработка сигнала. Двойная коррелированная выборка. АЦП и
цифровые единицы (ADU). Шум оцифровки. Коэффициент преобразования. Скорость считывания.
- Спектральная чувствительность ПЗС. Способы повышения чувствительности в УФ и других
диапазонах. ПЗС с прямым и обратным освещением. Внутрипиксельные вариации чувствительности.
- Пространственные систематические шумы (ошибки). Косметические ошибки. Мультипликативные
и аддитивные ошибки и их определение. Подложка (смещение - bias) и ее учет. Плоское поле и
его получение. Процедура обработки данных ПЗС матрицы. Оценка точности измерений.
- Основные производители ПЗС матриц для научных применений. Примеры современных матриц дл
астрономических исследований. Их реальные характеристики.
|
