Примеры статей
Излучение
Излучение электромагнитное, процесс образования свободного электромагнитного поля. (Термин "И." применяют также для обозначения самого свободного, т. е. излученного, электромагнитного поля - см…
Детекторы ядерных излучений
Детекторы ядерных излучений, приборы для регистрации альфа- и бета-частиц, рентгеновского и гамма-излучения, нейтронов, протонов и т.п. Служат для определения состава излучения и измерения его…
Спектроскопия
Спектроскопия (от спектр и ...скопия), раздел физики, посвященный изучению спектров электромагнитного излучения. Методами С. исследуют уровни энергии атомов, молекул и образованных из них…
Квантовая электроника
Квантовая электроника, область физики, изучающая методы усиления и генерации электромагнитных колебаний, основанные на использовании эффекта вынужденного излучения, а также свойства квантовых…
Болометр
Болометр (от греч. bole - бросок; луч и...метр), прибор для измерений энергии излучения, основанный на изменении электрического сопротивления термочувствительного элемента при нагревании его…
Термоэлемент
Термоэлемент, электрическая цепь (или часть цепи), составленная из разнородных проводников или полупроводников и позволяющая использовать в практических целях одно из термоэлектрических явлений. Если…
Сегнетоэлектрики
Сегнетоэлектрики, кристаллические диэлектрики, обладающие в определённом интервале температур спонтанной (самопроизвольной) поляризацией, которая существенно изменяется под влиянием внешних…
Фотоэффект
Фотоэффект, испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения (фотонов). Ф. был открыт в 1887 Г. Герцем. Первые фундаментальные исследования Ф, выполнены А. Г. Столетовым (1888…
Фотоэлемент
Фотоэлемент, электронный прибор, в котором в результате поглощения энергии падающего на него оптического излучения генерируется эдс (фотоэдс) или электрический ток (фототок). Действие Ф. основывается…
Фотоэлектронный умножитель
Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), электровакуумный прибор, в котором поток электронов, эмитируемый фотокатодом под действием оптического излучения (фототок), усиливается в умножительной системе в…
Фотоэлектронная эмиссия
Фотоэлектронная эмиссия, внешний фотоэффект, испускание электронов твёрдыми телами и жидкостями под действием электромагнитного излучения (фотонов) в вакуум или др. среды. Практическое значение в…
Фоторезистор
Фоторезистор, полупроводниковый прибор, характеризующийся свойством изменять своё электрическое сопротивление под действием оптического излучения (см. Фотопроводимость). Через Ф., включенный в…
Фотодиод
Фотодиод, полупроводниковый диод, обладающий свойством односторонней фотопроводимости при воздействии на него оптического излучения. Ф. представляет собой полупроводниковый кристалл обычно с…
Подвижность ионов и электронов
Подвижность ионов и электронов, 1) в газе и низкотемпературной плазме - отношение средней скорости u направленного (в результате действия электрического поля) движения электронов или ионов к…
Приёмники света
Приёмники света, устройства, изменение состояния которых (реакция) под действием потока оптического излучения служит для обнаружения этого излучения, его измерения, а также для фиксации и анализа…
Сверхпроводимость
Сверхпроводимость, свойство многих проводников, состоящее в том, что их электрическое сопротивление скачком падает до нуля при охлаждении ниже определённой критической температуры Тк, характерной для…
Джозефсона эффект
Джозефсона эффект, протекание сверхпроводящего тока через тонкий слой диэлектрика, разделяющий два сверхпроводника (так называемый контакт Джозефсона); предсказан на основе теории сверхпроводимости…
Электроннооптический преобразователь
Электроннооптический преобразователь (ЭОП), вакуумный фотоэлектронный прибор для преобразования невидимого глазом изображения объекта (в инфракрасных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучах) в видимое…
Приёмники излучения
Приёмники излучения, устройства для преобразования сигналов электромагнитного излучения (в диапазоне от рентгеновских лучей с длиной волны l = 10-9 см до радиоволн с l = 10-1 см, о приёмниках электромагнитного излучения с меньшей длиной волны см. в ст. Детекторы ядерных излучений) в сигналы др. физической природы с целью их обнаружения и использования (изучения) информации, которую они несут. П. и. часто являются одними из основных узлов автоматических приборов и систем управления. Они играют важную роль в научных исследованиях, например в спектроскопии, квантовой электронике и астрономии. Преобразование сигналов в П. и. осуществляется в процессе взаимодействия поля электромагнитного излучения с тем или иным веществом; поле изменяет энергетические состояния электронов, атомов или молекул вещества, и эти изменения регистрируются.
Существуют различные типы П. и., в которых используются вещества в разных агрегатных состояниях. Так, например, излучение может ионизовать газ, вызывая в нём электрический разряд; в этом случае регистрируется импульс тока или напряжения, а П. и. называется счётчиком фотонов. Возможна регистрация увеличения объёма газа, нагреваемого поглощённым излучением; таков принцип действия оптико-акустических (пневматических) П. и., которые могут работать во всей указанной области спектра, но чаще применяются в далёкой инфракрасной (ИК) области в диапазоне длин волн 50—1000 мкм. Самую обширную группу составляют П. и. из чувствительного к излучению твёрдого вещества. К ним относятся болометры, у которых при поглощении излучения меняется сопротивление электрическому току; термоэлементы, реакция которых на нагрев излучением состоит в появлении термо-эдс; пироэлектрические П. и., изготовляемые из кристаллов сегнетоэлектриков — при взаимодействии с излучением на их поверхности появляется статический электрический заряд. Все эти П. и. относятся к тепловым П. и., т.к. в механизме преобразования энергии в них основную роль играет нагрев вещества излучением. Они применяются во всей рассматриваемой области спектра.
В фотоэлектрических П. и. излучение непосредственно воздействует на электроны вещества (главным образом в явлениях внешнего и внутреннего фотоэффекта). Фотоэлементы и фотоэлектронные умножители (внешний фотоэффект, или фотоэлектронная эмиссия)используются в основном при l <1—2 мкм, в то время как фотосопротивления (см. Фоторезистор), фотодиоды и др. П. и. с внутренним фотоэффектом чувствительны к излучению вплоть до субмиллиметрового радиодиапазона. При более коротких l из рассматриваемой области спектра фотоэлектронные умножители и полупроводниковые лавинные фотодиоды могут работать в режиме счётчиков фотонов (существуют также счётчики фотонов, в которых используется эффект ионизации жидкости или твёрдого тела излучением). В далёком ИК и субмиллиметровом диапазонах применяют П. и., в которых фотоны не изменяют концентрацию электронов проводимости в твёрдом теле, а либо изменяют их подвижность (см. Подвижность ионов и электронов), либо оказывают давление на электроны путём передачи им импульса (эффект увлечения электронов фотонами, подробнее см. Приёмники света). Фотоэлектрические П. и. для диапазона 5—1000 мкм требуют охлаждения до 4—77 К, причём их рабочая температура должна быть тем ниже, чем больше длина волны регистрируемого излучения. При низких рабочих температурах для приёма излучения используется также явление сверхпроводимости и связанные с ним эффекты (П. и., основанные на Джозефсона эффекте, сверхпроводящие болометрические П. и. и др.).
Наряду с одноэлементными П. и. существуют многоэлементные П. и. с отдельными приёмными элементами, дискретно или непрерывно распределёнными по поверхности. Они служат для получения двумерного изображения излучающего объекта. Классическим примером таких П. и. являются фотопластинки и фотоплёнки. К ним относятся также электроннооптические преобразователи (работают при l £ 1,2 мкм), телевизионные передающие трубки, люминесцентные преобразователи (с т. н. тепловым гашением для всей рассматриваемой области спектра и "вспышечные" для излучения с l ~ 2 мкм), многоплощадочные полупроводниковые болометры и фотосопротивления (из сернистого свинца — до l ~ 3,5 мкм, из сурьмянистого индия — до l ~ 5,5 мкм), эвапорографы, в которых испаряется нагреваемая излучением плёнка масла, и пр.
Важный параметр любого П. и. — отношение полезного сигнала к уровню помех; в процессе преобразования П. и. не должен существенно ухудшать эту величину. Способность П. и. регистрировать сигналы минимальной длительности характеризуется его постоянной времени. Для практических целей важны такие характеристики П. и., как коэффициент преобразования и пороговая чувствительность — величина минимального сигнала, обнаруживаемого П. и. Чувствительность лучших счётчиков и фотоумножителей такова, что позволяет регистрировать отдельные фотоны падающего излучения. П. и. ИК диапазона менее чувствительны. Величина D*, обратная пороговой чувствительности П. и., отнесённой к единице полосы рабочих частот и к единице площади приёмной поверхности, для тепловых П. и. достигает 109, для фотоэлектрических — 1012 (для l ~ 3 мкм) и 1010—1011 (для l ~ 1000 мкм), постоянная времени электроннооптических преобразователей — до 10-12 сек, специальных фотоэлементов — до 10-9 сек, фотоэлектрических П. и. с внутренним фотоэффектом — 10-7 сек, в некоторых случаях (например, у примесных фотосопротивлений) — до 10-10 сек, тепловых П. и. — до 10-9 сек, но чаще (при высоких D*)10-2—10-3 сек.
М. Н. Марков.