光子探测器

4. 光 子 探 测 器 运 用 领
光子探测是一种光探测技术，在高分辨率光谱测量、高速现象检测、 域 精密分析、非破坏性物质分析、大气测污、生物发光、放射探测、高能物
理、天文测光、光时域反射、地球科学、空间科学、量子信息等领域有着 极其广泛的应用。
摘自：孙志斌等，近红外单光子探测器，物理学报，第56卷第10期，2007年10月
红外光子探测器
提纲
1.必要知识准备 2.工作原理 3.术语区 4.光子探测器运用领域
1.知识准备：光电效应
在高于某特定频率的电磁波照射下，某些物质内部的电子会被光子激 发出来而形成电流，即光生电。激发电子的一极称为光电阴极。
光电阴极：光电阴极是各种光电成象器件和光 电倍增器中最基本的组成部分,，它决定着器件的 光谱响应和灵敏度，因而对器件的性能有重要影响。 金属是最先用作光电阴极的材料，但它的量子 效率低，波长灵敏区有限，在可见和近红外波段光 子在金属光电阴极上的反射率高，而且受激电子能 量损失很快。 近年来人们大力发展了半导体光电阴极，它的 光子吸收率高，能量损失的驰豫时间长。因此半导 体是比金属优越的光电阴极材料。 摘自：吴宗凡，光子探测器：（一）外光电器 件，红外技术，1983年8月，第5卷第4期
2.工作原理
常见的红外光子探测器有两种类型: 利用光电导效应的光导型探测器； 利用光生伏特效应的光伏型探测器。 光子探测器的工作原理是基于半导体材料的光电效应。一般有光电、 光电导及光生伏打等探测器。制造光子探测器的材料有硫化铅、锑化铟、 碲镉汞等。由于光子探测器是利用入射光子直接与束缚电子相互作用， 所以灵敏性高、响应速度快。又因为光子能量与波长有关，所以光子探 测器只对具有足够能量的光子有响应，存在着对光谱响应的选择性。光 子探测器通常在低温条件下工作，因此需要制冷设备。光子探测器的性 能指标一般为：
3.术语区
弛豫时间： 动力学系统的一种特征时间。系统的某种变量由暂态趋于某种定态所需 要的时间。在统计力学和热力学中，弛豫时间表示系统由不稳定态趋 于某稳定定态所需要的时间。在协同学中，弛豫时间可以表征快变量 的影响程度，弛豫时间短表明快变量容易消去。 光生伏特效应 简称“光伏效应”，指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同 部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、 光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。有了电压，就 像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路。
响应时间 :10-5 s
响应波段 : 2 ~ 4m…………？？？
工作温度 : 70~300K…………？？？
2.wenku.baidu.com作原理
2.工作原理
为了得到更加精确的测量结果或用于微弱光信号和单光子信号的探 测时，增加光电倍增管仪器。 光电倍增管是由光电阴极、倍增级、
阳极和真空管壳组成，如图所示。图中 K是光电阴极，D是倍增级，A是阳极。 U是级间电压。光入射到光电阴极上， 从光阴极激发出的光电子，在U1的加速 作用下，打在第一个倍增级D1上，激发 出数个二次光电子；在U2作用下，二次 光电子又打在第二个倍增级D2，又引起 电子发射……，如此继续下去，电子流 迅速倍增，最后被阳极A收集。收集的 阳极电子流与阴极的电子流之比就是光 电倍增管的放大倍数。如果将光电倍增 管应用于单光子探测，其放大倍数应达 到10e6数量级以上。这就是光电倍增管 的工作原理。