第四章光电式传感器 光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转 换的关键元件,它是把光信号(红外、可见及 紫外光辐射)转变成为电信号的器件 第一节概迷 第二节外光电放应蚤件 第三节内光电就应资件 第四节新克电传感蛋 第亞节光敏传惑骺的应用举例
第四章 光电式传感器 第一节 概述 第二节 外光电效应器件 第三节 内光电效应器件 第四节 新型光电传感器 第五节 光敏传感器的应用举例 光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转 换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及 紫外光辐射）转变成为电信号的器件
第一节述 光谱 光波:波长为10106nm的电磁波 可见光:波长380780nm 紫外线:波长10—380nm, 波长300380nm称为近紫外线 波长200300nm称为远紫外线 波长10200nm称为极远紫外线, 红外线:波长780—106m 波长3um(即3000nm)以下的称近红外线 波长超过3um的红外线称为远红外线 光谱分布如图所示
一 、光谱 光波：波长为10—106nm的电磁波 可见光：波长380—780nm 紫外线：波长10—380nm， 波长300—380nm称为近紫外线 波长200—300nm称为远紫外线 波长10—200nm称为极远紫外线， 红外线：波长780—106nm 波长3μm（即3000nm）以下的称近红外线 波长超过3μm 的红外线称为远红外线。 光谱分布如图所示。 第一节 概 述
0.01 0.1 0.05 0.5 波长/m 极远紫外 远近同见光近红外远红外 紫紫 外外 f6 10 10 5×105 5×104 5×103 波数/cm1 3×1018 1065×1015 1025×1014 1014 5×1013 频率/Hz 100 10 50 0.5 光子能量ev 光的波长与频率的关系由光速确定,真空中的光速 299793×1010cm/s,通常C3×1010cm/s。光的波长 和频率v关系为 V=3×1010cm/s v的单位为Hz,的单位为cm
远 紫 外 近 紫 外 极远紫外 可见光 近红外 远红外 0.01 0.1 1 10 0.05 0.5 5 波长/μm 波数/cm -1 频率/Hz 光子能量/eV 106 105 104 103 5×105 5×104 5×103 1015 5×1014 1014 5×1013 100 10 1 50 5 0.5 5×10 10 15 16 3×1018 光的波长与频率的关系由光速确定，真空中的光速 c=2.99793×1010cm/s，通常c≈3×1010cm/s。光的波长 λ和频率ν的关系为 ν的单位为Hz，λ的单位为cm。 νλ=3×1010cm / s
二、光源(发光景件) 1、钨丝白炽灯 用钨丝通电加热作为光辐射源最为普通,一般白炽 灯的辐射光谱是连续的 发光范围:可见光外、大量红外线和紫外线,所以任何 光敏元件都能和它配合接收到光信号。 特点:寿命短而且发热大、效率低、动态特性差,但对 接收光敏元件的光谱特性要求不高,是可取之处 在普通白炽灯基础上制作的发光器件有溴钨灯和碘 钨灯,其体积较小,光效高,寿命也较长
二、光源（发光器件） 1、钨丝白炽灯 用钨丝通电加热作为光辐射源最为普通，一般白炽 灯的辐射光谱是连续的 发光范围：可见光外、大量红外线和紫外线，所以任何 光敏元件都能和它配合接收到光信号。 特点：寿命短而且发热大、效率低、动态特性差，但对 接收光敏元件的光谱特性要求不高，是可取之处。 在普通白炽灯基础上制作的发光器件有溴钨灯和碘 钨灯，其体积较小，光效高，寿命也较长
2、气体放电灯 定义:利用电流通过气体产生发光现象制成的灯 气体放电灯的光谱是不连续的,光谱与气体的种类及 放电条件有关。改变气体的成分、压力、阴极材料和 放电电流大小,可得到主要在某一光谱范围的辐射 低压汞灯、氢灯、钠灯、镉灯、氦灯是光谱仪器 中常用的光源,统称为光谱灯。例如低压汞灯的辐射 波长为254nm,钠灯的辐射波长为589nm,它们经常用 作光电检测仪器的单色光源。如果光谱灯涂以荧光剂, 由于光线与涂层材料的作用,荧光剂可以将气体放电 谱线转化为更长的波长,目前荧光剂的选择范围很广 通过对荧光剂的选择可以使气体放电发出某一范围的 波长,如,照明日光灯 气体放电灯消耗的能量仅为白炽灯1/2-1/3
2、气体放电灯 定义：利用电流通过气体产生发光现象制成的灯。 气体放电灯的光谱是不连续的，光谱与气体的种类及 放电条件有关。改变气体的成分、压力、阴极材料和 放电电流大小，可得到主要在某一光谱范围的辐射。 低压汞灯、氢灯、钠灯、镉灯、氦灯是光谱仪器 中常用的光源，统称为光谱灯。例如低压汞灯的辐射 波长为254nm，钠灯的辐射波长为589nm，它们经常用 作光电检测仪器的单色光源。如果光谱灯涂以荧光剂， 由于光线与涂层材料的作用，荧光剂可以将气体放电 谱线转化为更长的波长，目前荧光剂的选择范围很广， 通过对荧光剂的选择可以使气体放电发出某一范围的 波长，如，照明日光灯。 气体放电灯消耗的能量仅为白炽灯1/2—1/3