Характеристика тепловизоров

Размещено на http://www.allbest.ru/

ИК-приборы. Типы. Классификация. Параметры

Тепловизоры (ТпВ) относятся к оптико-электронным приборам пассивного типа, работающим в инфракрасном диапазоне спектра излучения. В настоящее время разработано и активно используется большое количество тепловизоров средневолнового и длинноволнового ИК поддиапазонов. Начинается активная разработка приборов ближнего и коротковолнового ИК поддиапазонов, однако широкого распространения они пока не получили.

Общий принцип действия тепловизоров

Принцип действия тепловизионных приборов основан на преобразовании естественного теплового излучения от объектов и местности в видимое изображение. Обязательным условием его формирования является наличие температурного контраста между объектом и местностью (фоном), а в пределах контура объекта - между его отдельными элементами. Современные тепловизионные приборы способны воспринимать температурные контрасты до 0,05 - 0,1 К.

Тепловизионные приборы имеют целый ряд достоинств: обеспечение больших дальностей видения независимо от уровня естественной освещенности, что позволяет им работать круглосуточно, возможность работы в условиях интенсивных световых помех и до определенной степени - при пониженной прозрачности атмосферы (туман, дождь, снегопад, пыль, дым и пр.).

Эти приборы способны воспринимать тепловое излучение от объектов через среды, непрозрачные для видимого или ближнего инфракрасного (ИК) излучения, но прозрачные для теплового излучения: листва, маскировочные сети, небольшой слой земли, нагромождение предметов и пр. Это дает возможность наблюдать замаскированные или скрытые объекты.

Тепловое излучение. ИК материалы

Тепловое излучение -- электромагнитное излучение со сплошным спектром, испускаемое нагретыми телами за счёт их внутренней энергии.

При проектировании ИК системы любой разработчик решает задачу создания аппаратуры с учётом прохождения теплового излучения в поглощающих средах.

Почти всегда (за исключением случая "космос-космос") озоновый слой на высоте около 80 км задерживает сверхкоротковолновое ультрафиолетовое излучение.

В атмосфере имеются окна прозрачности, которые стандартизованы в международной фотометрической системе (МФС) через л±Дл:

в видимом и начале ближнего ИК диапазонов: B, V, R, J - до 1,2 мкм;

- H-диапазон - (1,6 ± 0,1) мкм;

- К-диапазон - (2,2 ± 0,3) мкм;

- L-диапазон - (3,6 ± 0,45) мкм;

- М-диапазон - (4,6 ± 0,5) мкм;

- N-диапазон - (10,0 ± 2,0) мкм;

- Q-диапазон - (20,0 ± 0,4) мкм.

Между полосами прозрачности имеются полосы полного поглощения ИК-излучения атмосферой, в основном, углекислым газом СО2 (2,6-2,9 мкм; 4,2-4,4 мкм) и парами воды Н2О (5,0-8,0 мкм).

Ниже представлен график затухания излучения в тумане (метеорологическая дальность видимости (МДВ) - 100 м) и дожде от малой до средней интенсивности.

Как видно из графика, затухание ИК излучения в таком тумане составляет 100 дБ/км и более, что делает канал неработоспособным. При л>1мм затухание г < 1 дБ/км, что говорит о приемлемых условиях распространения.

Ниже, на рис. 1.5 представлены зависимости затухания от МДВ для четырех длин волн.

Сравнение ИК и радиодиапазонов приводит к выводу, что работоспособность в относительно густом тумане может обеспечиваться в диапазоне волн л> 3 мм. По величине затухания излучения в дожде ИК- и радиоканалы сопоставимы и сохраняют работоспособность при относительно слабом дожде с интенсивностью около 1 мм/ч на трассе длиной около 1 км (распространение в одном направлении), либо при более сильном дожде на части трассы.

Затухание оптических волн в дымке при МДВ около 1-2 км составляет 3,4 дБ/км для л = 10,6 мкм и 10 дБ/км для л = 1 мкм. В целом приведенные данные свидетельствуют о целесообразности использования излучений в области л > 3 мм для решения задач обнаружения и, возможно, радионаблюдения в условиях действия тумана, дыма и пыли.

ИК материалы

Современные матрицы ИК-фотоприемников могут быть выполнены на основе различных материалов - халькогенидов свинца (PbS, PbSe), соединения кадмий-ртуть-теллур - HgCdTe (КРТ), антимонида индия (InSb), силицида платины (PtSi), примесных кремния (Si:x) и германия (Ge:x), многослойных структур с квантовыми ямами на базе GaAs/AlGaAs - так называемых QWIP детекторов (QWIP - Quantum Well Infrared Photodetector), микроболометров и пироэлектриков. Основные параметры типичных образцов матриц ИК-фотоприемников даны в табл. 1.

Таблица 1

Основные параметры фокально-плоскостных ИК-матриц фотоприемников для тепловизионных приборов.

Примечание: ППИ - пироэлектрический приемник излучения, МБ - микроболометр.

Первое место пока занимают приборы с использованием ИК-матриц на базе КРТ. Возможность их работы в области спектра 1 - 20 мкм является важным преимуществом. Разработаны матрицы с форматом 640х480 пикселей. Чувствительность по NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) очень высока: для лучших моделей - 10 мК, типовых - 15 мК, средних - 20 мК.

Преимущества КРТ фотоприемников (Cd_xHg_1-xTe - кадмий--ртуть--теллур):

- прямая запрещенная зона

- широкие возможности для легирования

- высокая подвижность носителей

- КРТ может быть использован для детекторов, работающих в чрезвычайно широком диапазоне ИК-спектра 1-30мкм

Рис. КРТ фотоприемник.

1- Кремниевая интегральная схема считывания (КИС)

2 - Индиевые столбы

3 - Матрица фоточувствительных элементов (ФЧЭ)

4 - Подложка

Однако, при создании КРТ приемников могут возникнуть проблемы. На рис. Представлена схема гибридного фотоприемника до и после многократного изменения температуры в диапазоне 80…300К:

Рис. Схема гибридного фотоприемника. 1 - матрица ФЧЭ, 2 - индиевые микростолбы, 3 - мультиплексор

Внешний вид типичной ИК-матрицы показан на фото 1, а ее обрамление электронными платами с защитным окном из германия - на фото 2. На фото 3 показаны типичные охладители, работающие по циклу Сплит-Стирлинга, на фото 4 - приемный модуль, содержащий ИК-матрицу, охладитель и электронный блок, включающий буферный усилитель и аналого-цифровой преобразователь. На фото 5 показан микропроцессорный модуль обработки видеосигнала, приемный модуль и модуль ИК-объектива как составные части тепловизионного прибора.

В настоящее время для низкотемпературного (60-100 К) охлаждения ИК фотоприемников выпускается целый ряд микрокриогенных систем (МКС) на основе газовых криогенных машин (ГКМ), работающих по циклу Стирлинга. Усовершенствованный вариант таких систем, где компрессор и охладитель отделены один от другого и соединены между собой гибким трубопроводом, получил название “Сплит-Стирлинг”.

Описание цикла:

1. Внешний источник тепла нагревает газ в нижней части теплообменного цилиндра. Создаваемое давление толкает рабочий поршень вверх.

2. Маховик толкает вытеснительный поршень вниз, тем самым перемещая разогретый воздух из нижней части в охлаждающую камеру.

3. Воздух остывает и сжимается, рабочий поршень опускается вниз.

4. Вытеснительный поршень поднимается вверх, тем самым перемещая охлаждённый воздух в нижнюю часть. И цикл повторяется.

ИК приёмники излучения

Тепловые приёмники оптического излучения реагируют на энергию, поглощённую чувствительным приёмным элементом. Поглощённая энергия приводит к нагреванию чувствительного элемента и повышению его температуры, которая может быть измерена непосредственно. Возможна регистрация и вызванных нагревом изменений каких-либо др. физических параметров вещества этого чувствительного элемента, например электропроводности, давления газа и т. п.

В тепловизионных приборах в настоящее время находят применение самые разнообразные приемные устройства. На сегодня определились следующие классы приемных устройств: фотонные и тепловые.

Фотонные приемники излучения обеспечивают преобразование падающего потока фотонов в электрический сигнал за счет непосредственного взаимодействия фотонов с электронной подсистемой материала приемника.

Тепловые приемники, поглощая поток фотонов, изменяют температуру чувствительного элемента, которая, в свою очередь, вызывает вторичные изменения в приемнике: изменяется с температурой электропроводность материала или его поляризация.

По принципу действия, т.е. способу преобразования температуры в измеряемый электрический сигнал, тепловые приемники делятся на термоэлементы, болометры, пироэлектрические и оптико-акустические (пневматические) приемники.

Термоэлементы (термопары) и терморезисторы

Принцип действия основан на эффекте Зеебека (эффект Зеебека -- явление возникновения ЭДС в замкнутой электрической цепи, состоящей из последовательно соединённых разнородных проводников, контакты между которыми находятся при различных температурах.) или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Между соединёнными проводниками имеется контактная разность потенциалов; если стыки связанных в кольцо проводников находятся при одинаковой температуре, сумма таких разностей потенциалов равна нулю. Когда же стыки находятся при разных температурах, разность потенциалов между ними зависит от разности температур. Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называют коэффициентом термо-ЭДС. У разных металлов коэффициент термо-ЭДС разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет различная. Помещая спай из металлов с отличными коэффициентами термо-ЭДС в среду с температурой Т₁, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т₂, которое будет пропорционально разности температур Т₁ и Т₂.

Терморезистор - это полупроводниковый прибор (его изготавливают из полупроводниковых материалов с большим отрицательным температурным коэффициентом), в котором используется зависимость электрического сопротивления полупроводников от температуры. Терморезистор изготавливают в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок и тонких пластинок преимущественно методами порошковой металлургии. Их размеры могут варьироваться в пределах от 1-10 мкм до 1-2 см.

Для терморезистора характерны большой температурный коэффициент сопротивления (ТКС) (в десятки раз превышающий этот коэффициент у металлов), простота устройства, способность работать в различных климатических условиях при значительных механических нагрузках, относительно невысокая долговременная стабильность характеристик.

Болометры

Принцип действия болометра основан на изменении электрического сопротивления термочувствительного элемента вследствие нагревания под воздействием поглощаемого потока электромагнитной энергии. Основной компонент болометра -- очень тонкая пластинка (например, из платины или другого проводящего материала), зачернённая для лучшего поглощения излучения. Из-за своей малой толщины пластинка под действием излучения быстро нагревается и её сопротивление повышается.

Термочувствительный элемент обычно представляет собой тонкий (0,1--1 мкм) слой металла (никель, золото,висмут и др.), поверхность которого покрывается слоем черни, имеющим большой коэффициент поглощения в широкой области длин волн, или полупроводник с большим температурным коэффициентом сопротивления (0,04--0,06°С и более), или же диэлектрик.

Масса лучших тепловизионных приборов на микроболометрах доходит до ~ 0,5 кг, а ИК-чувствительных модулей - до 0,2 кг. Чувствительность, характеризуемая NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) - эквивалентная шуму разность температур для лучших приборов достигает порядка 50 мК при рекордном значении 20 мК [15], типичных - 100 мК, средних - 150 мК, бывает NETD = 300 - 400 мК. Формат матрицы в основном 320х240 пикселей, хотя известны100 мК, средних - 150 мК, бывает NETD = 300 - 400 мК. Формат матрицы в основном 320х240 пикселей, хотя известны матрицы с числом пикселей 640х480 с шагом 28 мкм. Конкурентами приборов на микроболометрах являются приборы на пироэлектрических приемниках. В них при воздействии ИК-излучения меняется спонтанная поляризация или диэлектрическая проницаемость чувствительного конденсаторного элемента. Хотя в таких приборах и используются механические модуляторы, приборы также не требуют охлаждения и работают в той же области спектра. По чувствительности они несколько хуже: NETD не лучше 80 мК, типично 100 - 150 мК. Используется чаще всего тот же формат 320х240 пикселей, но имеется и формат 640х512, а в тепловизионном бинокле LION - 512х256.

Пироэлектрические приемники

Пироэлектрические приёмники основаны на способности сегнетоэлектрических материалов создавать электрические заряды на своей поверхности при вызванных нагревом механических деформациях. Приёмники этого типа представляют собой тонкую пластинку, вырезанную определенным образом из пироэлектрического кристалла, на которую нанесены металлические электроды и слой поглощающей черни. Излучение, падающее на чернь, вызывает нагрев кристаллической пластинки и появление зарядов на электродах. Пороговая чувствительность пироэлектрических приёмников не зависит от размеров площадки чувствительного элемента (изменяется от 0,25 до 400), и потому они могут иметь различные конструктивные формы. В качестве материалов для пироэлектрических приемников излучения используются цирконаты свинца, ниобаты и титанаты бария-стронция, сополимеры виниленфторида.

Параметры пироэлектрических приёмников изменяются в широких пределах:постоянная времени 2·-2· с, порог чувствительности 1 · - 1 · коэффициент преобразования 5- В/Вт. В длинноволновой области спектра этот приёмник является единственным, работающим при ВЧ-модуляции без охлаждения. Спектральная область работы определяется областью поглощательной способности черни.

Оптико-акустические приемники

К ним относятся приёмники, у которых повышение температуры, вызванное поглощением излучения, непосредственно преобразуется в механическую работу регистрирующего устройства. Оптико-акустический приёмник представляет собой небольшую герметичную камеру, наполненную газом (гелием; двуокисью углерода), в которой расположена зачернённая пластинка. Одной из сторон камеры служит окно, прозрачное для излучения, а другой - гибкая мембрана. Излучение, падающее на зачернённую пластинку, нагревает её, что приводит к повышению температуры и давления газа в камере. Обычно в оптико-акустический приёмник направляют модулированное излучение, и потому мембрана колеблется с амплитудой, зависящей от мощности потока излучения. Изменение кривизны мембраны преобразуется в электрический сигнал, который может быть измерен. Оптико-акустические приёмники без зачернённой пластинки основаны на поглощении оптического излучения непосредственно газом, заполняющим камеру. Пульсации давления газа улавливаются микрофоном, сигнал с которого усиливается и измеряется. В этом случае оптико-акустический приёмник является селективным, т. к. он обладает чувствительностью только в определенных областях спектра (в полосах поглощения газа). Постоянная времени оптико-акустических приёмников (2- 3)· с, порог чувствительности 1· коэф. преобразования 4·В/Вт.

Примером служит ячейка Голея. Ячейки Голея являются широкополосными детекторами ИК излучений. Они обладают очень высокой чувствительностью, но также довольно хрупкой конструкцией. Принцип действия ячеек Голея основан на детектировании теплового расширения газа, заключенного в замкнутом объеме. Поэтому такие датчики иногда называются термопневматическими детекторами. На рис. 14.19 отображена схема детектора излучений, реализованного на базе ячейки Голея, состоящей из замкнутой камеры с двумя мембранами: верхней и нижней. На верхнюю мембрану наносится слой, поглощающий тепло, а поверхность нижней мембраны делается зеркальной (к примеру, покрывается А1).

Рис. 14.19. Детектор излучений среднего и дальнего ИК диапазонов на основе ячейки Голея

Источник света направлен на зеркальную поверхность. Падающий луч света отражается от поверхности и попадает на детектор положения. На верхнюю мембрану действует исследуемое ИК излучение, поглощаемое ее покрытием. Поскольку на мембране расположены горячие спаи, разность температур между ними и холодными спаями приводит к возникновению термоэлектрического напряжения. Температура мембраны зависит от ее теплоемкости, теплопроводности и мощности ИК излучения.

Фотонные приемники

Фотоэлектронные приёмники оптического излучения непосредственно преобразуют электро-магнитную энергию излучения в электрическую. Их разделяют на приемники с внешним и внутренним фотоэффектом.

Фотоэлемент

Фотоэлемент - электро-вакуумный прибор, преобразующий оптическое излучение в электрический сигнал; основан на явлении эмиссии электронов с поверхности твёрдого тела при поглощении фотонов. "Красная граница" чувствительности таких приёмников определяется работой выхода электронов с поверхности твёрдого тела. Для большинства металлов она лежит в видимой и ближней УФ-областях, для полупроводников - в видимой и ближней ИК-областях, для диэлектриков - в области вакуумного ультрафиолета. Простейший фотоэлемент с внешним фотоэффектом представляет собой вакуумированный стеклянный баллон, на часть внутренней поверхности которого нанесён фоточувствительный слой (фотокатод). В центре баллона находится анод в виде сетки или кольца; между анодом и катодом приложена разность потенциалов, создающая ускоряющее электрическое поле. Электроны, вылетающие из фотокатода при его освещении, попадают под действием поля на анод, создавая ток во внеш. цепи. Область спектральной чувствительности фотоэлемента зависит от материала фотокатода. Всего существует 15 типов спектральных характеристик фотокатодов. Широкое распространение получили три типа фотокадов: Sb - Cs с областью чувствительности 160-250 нм; Ag - О - Cs - 400-1000 нм; мультищелочной (Sb, К, Na, Cs) - 400-80 нм. В отсутствие освещения в цепи фотоэлемента течёт ток (наз. темновым), вызванный спонтанной термоэмиссией с фотокатода. Порог чувствительности фотоэлемента определяется флуктуациями темнового тока, на фоне которого измеряется фототок. Средняя величина темнового тока зависит от типа фотокатода и разности потенциалов между анодом и катодом. При комнатной темперетуре плотность темнового тока у мультищелочного фотокатода составляет у фотокатода типа Ag - О - Cs -Охлаждение фотокатода до темп-ры жидкого азота (77К) приводит к снижению темнового тока на три-четыре порядка, но и к одноврем. уменьшению порога чувствительности. Постоянная времени вакуумных фотоэлементов составляет с.

Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ)

(ФЭУ) - электронно-вакуумный прибор, преобразующий оптическое излучение в электрический сигнал с последующим его усилением за счёт вторичной эмиссии, суть которой состоит в испускании электронов поверхностью твёрдого тела при её бомбардировке электронами большой энергии. Т. к. число вторичных электронов превышает число первичных, то, многократно повторяя такой процесс, можно получить значительное усиление первичного электронного тока. Спектральная чувствительность ФЭУ определяется типом фотокатода и полосой пропускания материала входного окна. Постоянная времени ФЭУ составляетс. Порог чувствительности ФЭУ, как и у фотоэлементов, определяется флуктуациями темнового тока, а также флуктуациями вторичного тока вторичной эмиссии динодов и составляетДля снижения величины темнового тока и порога чувствительности применяют охлаждение. Кроме ФЭУ с дискретными эмиттерами, используют ФЭУ с непрерывными эмиттерами в форме канала. В простейшем случае ФЭУ этого типа представляют собой трубку из диэлектрика (кварц, стекло), внутренняя поверхность которой покрыта слоем полупроводника. К концам трубки приложено напряжение 2-3 кВ, создающее вдоль неё электрическое поле. Один конец трубки располагается вблизи фотокатода; второй конец располагается около коллектора для сбора электронов. Обычно длина трубки 100-150 мм, диаметр 1,5-2,0 мм. Коэффициент усиления каналового ФЭУ достигает Для увеличения чувствительности фотокатодов, применяемых в фотоэлементах и ФЭУ, используют многократное прохождение излучения через фотокатод за счёт полного внутреннего отражения на границах раздела стекло - воздух и фотокатод - вакуум. При многократном прохождении через фотокатод излучение почти полностью поглощается; при этом порог чувствительности приближается к теоретическому пределу.

При регистрации оптического излучения, модулированного частотой (100 МГц), используют специальные виды фотоприёмников с внешним фотоэффектом. К их числу относятся динамические и статические ФЭУ со скрещенными полями, вакуумные фотодиоды, СВЧ-фотоэлементы, фотоэлементы и ФЭУ бегущей волны, импульсные скоростные фотоэлементы.

Фоторезисторы (фотосопротивления)

Простейшие полупроводниковые структуры с одним типом проводимости, у которых под действием падающего оптического излучения происходит изменение проводимости вследствие образования в них носителей заряда (электронов и дырок). Этот эффект наблюдается в полупроводниках при энергии падающего фотона, недостаточной для возникновения внешнего фотоэффекта, но достаточной для перехода носителя из валентной зоны в зону проводимости. Фотоны с такой энергией вызывают внутренний фотоэффект, увеличивая в зоне проводимости и в валентной зоне число носителей заряда. Фоторезистор представляет собой тонкую пластинку или плёнку из полупроводника, нанесённую на подложку из изоляционного материала и помещённую в корпус с защитным окном; через контакты, к чувствительному слою подводится питающее напряжение. Охлаждаемые фоторезисторы обычно монтируют на внутреннем дне сосуда Дьюара (Сосумд Дьюмара -- сосуд, предназначенный для длительного хранения веществ при повышенной или пониженной температуре. Перед помещением в сосуд Дьюара вещество необходимо нагреть или охладить. Постоянная температура поддерживается пассивными методами, за счет хорошей теплоизоляции и/или процессов в хранимом веществе (например, кипение)). Схемы включения фоторезисторов аналогичны схемам включения болометров. Приёмник, чувствительный в ДВ-области спектра, изготовляют из материала с узкой запрещённой зоной. Однако чем уже запрещённая зона, тем больше носителей возбуждается не фотонами, а термическим путём. Принято считать, что фоторезисторы, чувствительные к излучению с длиной волны до 3 мкм, охлаждения не требуют; в диапазоне 3-8 мкм необходимо охлаждение до 77 К; фоторезисторы для диапазона 8-30 мкм требуют глубокого охлаждения до 3-5 К. Наиболее широкое применение получили фоторезисторы на основе сульфида цинка (рабочая область спектра 0,3-0,9 мкм), селенида кадмия (0,35-1,1 мкм), сульфида свинца (0,4-3,6 мкм), селенида свинца (0,54-4,0 мкм), германия, легированного золотом и ртутью (1,8-9,0 мкм). Постоянная времени фоторезисторов определяется временем установления стационарного состояния неравновесных носителей заряда, возникающих при освещении, зависит от природы полупроводника и варьируется для различных фоторезисторов от дос. Пороговая чувствительность фоторезисторов составляет

Фотодиоды

Вторым типом приёмника с p-n-переходом являются фотодиоды. Они отличаются от фотогальванических приёмников тем, что на них подаётся внешнее запирающее напряжение. В таких приёмниках при освещении приконтактной области образующиеся носители заряда уменьшают сопротивление переходного слоя, вызывая увеличение тока в цепи. Наиболее широко используются фотодиоды из Ge и Si, а также фотодиоды на основе полупроводниковых соединений InAs, CdSe, InSb. Основным преимуществом германиевых и кремниевых фотодиодов является то, что они не требуют охлаждения.

Рисунок 1.11 - Примеры спектральных характеристик ИК детекторов с внешним фотоэффектом. Показаны Si:In, Si:Ga и Si:As и Si:As (с BIB - структурой)

Характеристики ИК-приемников

Для определения технических возможностей конкретного фотоприемника используются следующие характеристики:

1. Спектральная (монохромотическая) чувствительность - мера реакции фотоприемника на оптическое излучение с длиной волны л:

,

Для тепловых приемников Sл не зависит от длины волны, а для фотонных существует максимальная (пороговая) длина волны лm, выше которой энергии фотона недостаточно для создания фотоэффекта.

2. Интегральная чувствительность - мера реакции фотоприемника на световой поток Ф заданного спектрального состава:

,

Для идеального теплового приемника S=Sл и не зависит от спектра Ф. Для фотонных приемников величина S зависит как от спектра фоточувствительности приемника, так и от спектра регистрируемого светового потока. Наиболее часто в качестве эталонного светового потока для определения S используют излучение абсолютно черного тела с заданной температурой или излучение эталонной лампы накаливания с вольфрамовой нитью.

3. Минимально различимый сигнал Фmin - та величина светового потока, измеряемая в [Вт], которая на выходе фотоприемника создает сигнал, равный шуму. Так как интенсивность белого шума пропорциональна корню квадратному из полосы пропускания ?f усилительного тракта, то вводят следующую характеристику.

4. Эквивалентная мощность шума NEP (Noise Equivalent Power) - величина светового потока, которая на выходе фотоприемника в единичной полосе частот вызывает сигнал, равный шуму:

5. Обнаружительная способность D обратно пропорциональна эквивалентной мощности шума:

Эта величина зависит от площади приемника А, так как шум пропорционален

6. Детектирующая способность D*, называемая также нормированной обнаружительной способностью:

Это наиболее важная и объективная характеристика фотодетектора данного типа, поскольку она не зависит от его площади и полосы частот усилителя.

7. Инерционность - способность фотоприемника без искажения регистрировать быстрые изменения интенсивности светового потока. Она характеризуется или граничной частотой fmax, при которой чувствительность фотоприемника падает в заданное число раз, или постоянной времени ф.

Для детекторов зависимость чувствительности S или Sл от частоты модуляции света f имеет вид:

Инерционность тепловых приемников велика (> 10 мс), а чувствительность сравнительно низка. Поэтому в системах передачи информации они не используются. Тепловые приемники применятся там, где необходимо обеспечить постоянство спектральной чувствительности, а также в далекой ИК-области.

Фотонные приемники эффективно работают в той области, где энергия фотона существенно превышает kT.

Фотонные приемники, принцип действия которых основан на использовании внутреннего или внешнего фотоэффектов, обладают малой инерционностью, большой чувствительностью и высокой обнаружительной способностью.

Размещено на Allbest.ru