发布时间 : 星期四 文章张永林老师版《光电子技术》 - 图文更新完毕开始阅读
3.27试述PSD的工作原理，与象限探测器相比，PSD有什么优点？ PSD是利用离子注入技术制成的一种对入射到光敏面上的光点位置敏感的光电器件，分为一维和二维两种。当入射光是非均匀的或是一个光斑时，其输出与光的能量中心有关。与象限探测器相比，PSD的优点有：对光斑的形状无严格要求；光敏面上无象限分隔线，对光斑位置可进行连续测量，位置分辨率高，可同时检测位置和光强。
3.28光电发射和二次电子发射有哪些不同？简述光电倍增管的工作原理。 光电发射是光轰击材料使电子逸出，二次电子发射是电子轰击材料，使新的电子逸出。
1）光子透过入射窗口入射在光电阴极K上。
2）光电阴极电子受光子激发，离开表面发射到真空中。
3）光电子通过电子加速和电子光学系统聚焦入射到第一倍增极D1上，倍增极将发射出比入射电子数目更多的二次电子，入射电子经N级倍增极倍增后光电子就放大N次方倍。
4）经过倍增后的二次电子由阳极P收集起来，形成阳极光电流，在负载RL上产生信号电压
3.29光电倍增管中的倍增极有哪几种结构？每一种的主要特点是什么？ 鼠笼式：结构紧凑，体积小；但灵敏度的均匀性稍差。 直线聚焦式：极间电子渡越时间的离散性小，时间响应很快，线性好：但绝缘支架可能积累电荷而影响电子光学系统的稳定性。 盒栅式：电子的收集效率较高，均匀性和稳定性较好；但极间电子渡越时间零散较大。 百叶窗式：工作面积大，与大面积光电阴极配合可制成探测弱光的倍增管;但极间电压高，有时电子可能越级穿过，从而，收集率较低，渡越时间离散较大。
近贴栅网式：极好的均匀性和脉冲线性，抗磁场影响能力强。
微通道板式：尺寸大为缩小，电子渡越时间很短，响应速度极快，抗磁场干扰能力强，线性好。
3.30 (a)画出具有11级倍增极，负高压1200V供电，均匀分压的光电倍增管的工作原理，分别写出各部分名称及标出Ik，Ip和Ib的方向。
(b)若该倍增管的阴极灵敏器Sk为20μA/lm，阴极入射的照度为o.1lx，阴极有效面积为2cm2 ,各倍增极发射系数均相等（σ=4），光电子的收集率为0.98，各倍增极电子收集率为0.95，试计算倍增系统的放大倍数和阳极电流。 (c)设计前置放大电路，使输出的信号电压为200mV,求放大器的有关参数，并画出原理图
（a）如图
（b）阴极电流：Ik=Sk?Φ=20?10?0.1?2?10
-6
-4
=4?10A
-10
Ip11
=ε0?(σ?ε)Ik 11
=0.98?(4?0.95)
6
?2.34?10
阳极电流：Ip=M?Ik=936 μA
倍增系统的放大倍数:M=
（c）
RfVo??Vo'RL?V'??RRV??(?I)R?
3.31某光电倍增管的阳极光电灵敏度为10A/lm，为什么还要限制其阳极输出电流小于f50~100μA范围内？问其阴极面上最大允许的光通量为多少流明？
oopL 因为阳极电流过大会加速光电倍增管的疲劳与老化。
L
RfRL?IpR200mv?Rf??214?936?A
3.32某GDB的阳极积分灵敏度为10A/lm，Sk=20μA/lm，倍增极有11级。若各级的电子收集效率为1，问各倍增极的平均倍增系数为多少？
3.33现有GDB-423型光电倍增管的光电阴极面积为2cm2，阴极灵敏度Sk为25μA/lm，倍增系统的放大倍数为10~5，阳极额定电流为20μA，求允许的最大光照。
4.1简述PbO视像管的基本结构和工作过程。
光学图像投射到光电阴极上，产生相应的光电子发射，在加速电场和聚焦线圈所产生的磁场 共同作用下打到靶上，在靶的扫描面形成与图像对应的电位分布最后，通过电子束扫描把电 位图像读出，形成视频信号，
4.2摄像器件的参量——极限分辨率、调制传递函数和惰性是如何定义的？
分辨率表示能够分辨图像中明暗细节的能力。极限分辨率和调制传递函数（MTF） 极限分辨率：人眼能分辨的最细条数。用在图像（光栅）范围内所能分辨的等宽度黑白线条数表示。也用线对/mm表示。
MTF：能客观地表示器件对不同空间频率目标的传递能力。
惰性：指输出信号的变化相对于光照度的变化有一定的滞后。原因：靶面光电导张弛过程和电容电荷释放惰性。
4.3以双列两相表面沟道CCD为例，简述CCD电荷产生、存储、转移、输出的基本原理。
以表面沟道CCD为例，简述CCD电荷存储、转移、输出的基本原理。CCD的输出信号有什么特点？
答：构成CCD的基本单元是MOS(金属-氧化物-半导体)电容器。正如其它电容器一样，MOS电容器能够存储电荷。如果MOS结构中的半导体是P型硅，当在金属电极（称为栅）上加一个正的阶梯电压时（衬底接地），Si-SiO2界面处的电势（称为表面势或界面势）发生相应变化，附近的P型硅中多数载流子——空穴被排斥，形成所谓耗尽层，如果栅电压VG超过MOS晶体管的开启电压，则在Si-SiO2界面处形成深度耗尽状态，由于电子在那里的势能较低，我们可以形象化地说：半导体表面形成了电子的势阱，可以用来存储电子。当表面存在势阱时，如果有信号电子（电荷）来到势阱及其邻近，它们便可以聚集在表面。随着电子来到势阱中，表面势将降低，耗尽层将减薄，我们把这个过程描述为电子逐渐填充势阱。势阱中能够容纳多少个电子，取决于势阱的“深浅”，即表面势的大小，而表面势又随栅电压变化，栅电压越大，势阱越深。如果没有外来的信号电荷。耗尽层及其邻近区域在一定温度下产生的电子将逐渐填满势阱，这种热产生的少数载流子电流叫作暗电流，以有别于光照下产生的载流子。因此，电荷耦合器件必须工作在瞬态和深度耗尽状态，才能存储电荷。
以典型的三相CCD为例说明CCD电荷转移的基本原理。三相CCD是由每三个栅为一组的间隔紧密的MOS结构组成的阵列。每相隔两个栅的栅电极连接到同一驱动信号上，亦称时钟脉冲。三相时钟脉冲的波形如下图所示。在t1时刻，φ1高电位，φ2、φ3低电位。此时φ1电极下的表面势最大，势阱最深。假设此时已有信号电荷（电子）注入，则电荷就被存储在φ1电极下的势阱中。t2时刻，φ1、φ2为高电位，φ3为低电位，则φ1、φ2下的两个势