EX-28B-PN，SUNX光纖傳感器
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SUNX神視光電元件是光電傳感器中重要的部件,常見(jiàn)的有真空光電元件和半導體光電元件兩大類(lèi).它們的工作原理都基于不同形式的光電效應.根據光的波粒二像性,我們可以認為光是一種以光速運動(dòng)的粒子流,這種粒子稱(chēng)為光子.每個(gè)光子具有的能量為式中,為光波頻率;h為普朗克常數,h=6.63
對不同頻率的光,其光子能量是不相同的,光波頻率越高,光子能量越大.用光照射某一物體,可以看作是一連串能量為Au的光子轟擊在這個(gè)物體上,此時(shí)光子能量就傳遞給電子,并且是一個(gè)光子的全部能量一次性地被一個(gè)電子所吸收,電子得到光子傳遞的能量后其狀態(tài)就會(huì )發(fā)生變化,從而使受光照射的物體產(chǎn)生相應的電效應,我們把這種物理現象稱(chēng)為光電效應.通常把光電效應分為三類(lèi):
1)在光線(xiàn)作用下能使電子逸出物體表面的現象稱(chēng)為外光電效應,基于外光電效應的光電元件有光電管,光電倍增管等.
2)在光線(xiàn)作用下能使物體的電阻率改變的現象稱(chēng)為內光電效應.基于內光電效應的光電元件有光敏電阻,光敏晶體管等.
3)在光線(xiàn)作用下,物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢的現象稱(chēng)為光生伏特效應,基于光生伏特效應的光電元件有光電池等.
SUNX外光電效應器件
日本SUNX神視光電傳感器工作原理
日本SUNX神視光電管是利用外光電效應制成的光電元件,其外形和結構如圖7.2.1所示,半圓筒形金屬片制成的陰極K和位于陰極軸心的金屬絲制成的陽(yáng)極A封裝在抽成真空的玻殼內,當入射光照射在陰極上時(shí),單個(gè)光子就把它的全部能量傳遞給陰極材料中的一個(gè)自由電子,從而使自由電子的能量增加h.當電子獲得的能量大于陰極材料的逸出功A時(shí),它就可以克服金屬表面束縛而逸出,形成電子發(fā)射.這種電子稱(chēng)為光電子,光電子逸出金屬表面后的初始動(dòng)能為(1/2)m.
根據能量守恒定律有
由上式可知,要使光電子逸出陰極表面的必要條件是h>A.由于不同材料具有不同的逸出功,因此對每一種陰極材料,入射光都有一個(gè)確定的頻率限,當入射光的頻率低于此頻率限時(shí),不論光強多大,都不會(huì )產(chǎn)生光電子發(fā)射,此頻率限稱(chēng)為"紅限".相應的波長(cháng)λK為式中,c為光速;A為逸出功.
光電管正常工作時(shí),陽(yáng)極電位高于陰極,如圖7.2.2所示.在人射光頻率大于"紅限"的前提下,從陰極表面逸出的光電子被具有正電位的陽(yáng)極所吸引,在光電管內形成空間電子流,稱(chēng)為光電流.此時(shí)若光強增大,轟擊陰極的光子數增多,單位時(shí)間內發(fā)射的光電子數也就增多,光電流變大.在圖7.2.2所示的電路中,電流IФ和電阻只RL上的電壓降U0就和光強成函數關(guān)系,從而實(shí)現光電轉換.
圖7.2.1 光電管結構示意圖 圖7.2.2 光電管測量電路圖
陰極材料不同的光電管,具有不同的紅限,因此適用于不同的光譜范圍.此外,即使入射光的頻率大于紅限,并保持其強度不變,但陰極發(fā)射的光電子數量還會(huì )隨入射光頻率的變化而改變,即同一種光電管對不同頻率的入射光靈敏度并不相同.光電管的這種光譜特性,要求人們應當根據檢測對象是紫外光,可見(jiàn)光還是紅外光去選擇陰極材料不同的光電管,以便獲得滿(mǎn)意的靈敏度.
由于真空光電管的靈敏度低,因此人們研制了具有放大光電流能力的光電倍增管.圖7.2.3是光電倍增管結構示意圖.
光電倍增管主要由光陰極K,倍增極D和陽(yáng)極A組成,并根據要求采用不同性能的玻璃殼進(jìn)行真空封裝.依據分裝方法,可分成端窗式和側窗式兩大類(lèi).端窗式光電倍增管的陰極通常為透射式陰極,通過(guò)管殼的端面接受入射光.側窗式陰極則是通過(guò)管殼的側面接收入射光,它的陰極通常為反射式陰極.
