南京理工大学-光电检测技术总结
习题01
一、填空题
1、通常把对应于真空中波长在（0.38m μ）到（0.78m μ ）范围内的电磁辐射称为光辐射。
2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。
3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。
4、光量Q ：?dt φ，s lm ?。
5、光通量φ：光辐射通量对人眼所引起的视觉强度值，单位：流明lm 。
6、发光强度I ：光源在给定方向上单位立体角内所发出的光通量，称为光源在该方向上的发光强度，ωφd d /，单位：坎德拉)/(sr lm cd 。
7、光出射度M ：光源表面单位面积向半球面空间内发出的光通量，称为光源在该点的光出射度，dA d /φ,单位：2/m lm 。
8、光照度E ：被照明物体单位面积上的入射光通量，dA d /φ，单位：勒克斯lx 。
9、光亮度L ：光源表面一点的面元dA 在给定方向上的发光强度dI 与该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积之比，称为光源在该方向上的亮度，)cos /(θ?dA dI ，单位：2/m cd
。 10、对于理想的散射面，有Ee= Me 。
二、概念题
1、视见函数：国际照明委员会（CIE ）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V (λ),或称视见函数。
2、辐射通量e φ：是辐射能的时间变化率，单位为瓦 (1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。
3、辐射强度e I ：从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W ／sr(瓦每球面度)。
4、辐射出射度e M ：辐射体在单位面积内所辐射的通量，单位为2/m W
。 5、辐射照度e E ：单位面积内所接收到的辐射通量，单位为2/m W 。
6、辐射亮度e L ：由辐射表面给定方向发射的辐射强度，除于该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积。单位为)/(2sr m W ?。
7、光谱响应度：探测器在波长为λ的单色光照射下，输出电压或电流与入射的单色光功率之比。
8、朗伯定律：发光体在各方向上的辐射亮度一致，有θcos o e I I =。
9、光学多普勒效应：运动物体能改变入射于其上的光波频率。
10、黑体：是一个理想的余弦辐射体，其亮度与方向无关。
11、积分响应度：光电探测器输出的电流或电压与入射总通量之比。
12、光的发生一般有两种方式，温度辐射和发光。
三、简答题
1、辐射照度和辐射出射度的区别是什么？
答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接收面所接收的辐射通量，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射通量。
2、何为余弦辐射体？余弦辐射体的主要特征是什么？
答：假设辐射亮度e L 不随方向而发生变化，且θcos ∝e
I ，有θcos o e I I =，满足该条件的光源为余弦辐射体。
其辐射出射度e M 在数值上是亮度e L 的π倍。
3、什么是光电阴极材料的负电子亲和势,为什么具有负电子亲和势的光电阴极材料有较高的量子效率且光谱范围能向红外区扩展？
电子亲和势：导带底上的电子向真空逸出时所需的最低能量，数值上等于真空能级（真空中静止电子能量）与导带能级c E 之差。
负电子亲和势：真空能级降到导带之下，从而使有效的电子亲和势为负。
因为光吸收系数大；光电子在体内传输过程中受到的能量损失小，使其逸出；表面热垒低，使表面逸出几率大。因为没有表面势垒的阻挡，所以都能有效地逸出表面，因而使得光谱范围向红外区扩展。
四、计算及证明题
证明点光源的辐射照度与距离平方成反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？ 222
.4444I I
d d I I R E E dA R dA R R ?π???πππ=∴=== 设点光源的辐射强度为在理想情况下，点光源的总辐射通量为＝又半径为的球面上的辐射照度为＝
()12
1212212222212221010010010L L I I I I I L L E E E E E R L L L L ==
∴====∴= 设第一个探测器到点光源的距离为，第二个探测器到点光源的距离为 又 又由于 习题02
一、填空题
1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。
2、价电子的运动状态发生变化,使它跃迁到新的能级上的条件是（具有能向电子提供能量的外力作用）、（电子跃入的那个能级必须是空的）。
3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关：一是在能带中（能态的分布），二是这些能态中（每一个能态可能被电子占据的概率）。
4、半导体对光的吸收有（本征吸收）（杂质吸收）（自由载流子吸收）（激子吸收）（晶格吸收）。半导体对光的吸收主要是（本征吸收）。
5、光电探测器的主要作用是光信号转换成电信号。
6、本征吸收的条件：光子能量必须大于半导体的禁带宽度g E ，g E h >ν,()m E E h c g
g μλ24.10=?=。 7、光电检测的核心为光电传感器。
8、可用作干涉光源的有He-Ne 激光和钠光。
9、作为一个完整的检测系统应包括信息的获得、变换、处理和显示几个部分，因此，光电检测系统由光电检测器件、输入电路、前置放大器等三部分组成。
10、检测以光信息的变换为基础，它有两种基本工作原理，将光信号转换成电信号，将电信号转换成所需检测物体的信息参数。
11、良好的光电发射材料，光吸收系数要大，有一定的电导率，溢出深度要小，材料的溢出功要小。
二、概念题
1、禁带、导带、价带：
禁带：晶体中允许被电子占据的能带称为允许带，允许带之间的范围是不允许电子占据的，此范围称为禁带。 导带：价带以上能量最低的允许带。
价带：与价电子能级相对应的能带称为价带。价带不一定是满带。
2、热平衡状态：在一定温度下，激发和复合两种过程形成平衡，称为热平衡状态，此时载流子浓度为某一稳定值。
3、强光注入、弱光注入：
强光注入：光生载流子浓度n ?远大于热激发电子浓度i n ，光生空穴浓度p ?远大于热激发空穴浓度
i p 。 弱光注入：光生载流子浓度n ?远小于热激发电子浓度i n ，光生空穴浓度p ?远小于热激发空穴浓度
i p 。 4、非平衡载流子寿命τ：非平衡载流子从产生到复合之前的平均存在时间。
三、简答题
1、掺杂对半导体导电性能的影响是什么？
答：半导体中不同的掺杂或缺陷都能在禁带中产生附加的能级，价带中的电子若先跃迁到这些能级上然后再跃迁到导带中去，要比电子直接从价带跃迁到导带容易得多。因此虽然只有少量杂质，却会明显地改变导带中的电子和价带中的空穴数目，从而显著地影响半导体的电导率。
2、为什么空穴的迁移率比电子的迁移率小？
答：迁移率与载流子的有效质量和平均自由时间有关。由于空穴的有效质量比电子的有效质量大，所以空穴的迁移率比电子的迁移率小。
四、计算题
1、 本征半导体材料Ge 在297K 下其禁带宽度E g =0.67(eV)，现将其掺入杂质Hg ，锗掺入汞后其成为电离能E i =0.09(eV)的非本征半导体。试计算本征半导体Ge 和非本征半导体锗汞所制成的光电导探测器的截止波长。 解：()()()()()()m m m E m m m E i g μμμλμμμλ778.1309
.024.124.1851.167.024.124.10201======
2、某种光电材料的逸出功为1eV ，试计算该材料的红限波长。（普朗克常数h ＝6.626×10-34(J.s)，光速C ＝2.998×108(m/s)，电子电量e ＝1.6×10-19库仑） 解：()()()m m m ch c μμμ??νλ24.11
24.124.10000===== 习题03
一、概念题
1、光电效应：当光照射到物体上使物体发射电子、或电导率发生变化，或产生光生电动势等，这种因光照而引起物体电学特性的改变统称为光电效应。
2、光电发射第一定律：也称斯托列托夫定律。当入射光的频谱成分不变时，光电阴极的饱和光电发射电流I K 与被阴极所吸收的光通量φK 成正比。
3、光电发射第二定律：也称爱因斯坦定律。发射出光电子的最大动能随入射光频率的增高而线性增大，而与入射光的光强无关。
4、光电效应分为内光电效应和光电发射效应。
5、内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应。光电导效应为光敏电阻；光生伏特效应为光电二极管、光电三极管和光电池。
6、光电导效应：探测微弱信号，光谱响应范围宽。
7、光生伏特效应：暗电流小，噪声低，响应速度快，光电特性呈线性，受温度影响小。
8、光电发射效应为光电倍增管（PMT ）。
9、用光电法测量某高速转轴（15000r/min ）的转速时，最好选用PMT 。
10、若要检测脉宽为710-s 的光脉冲，应选用PIN 型光电二极管、光敏电阻。
11、光敏电阻的光电导灵敏度和时间特性与温度和照度有关。
12、光生伏特效应的主要特点：1光照在不均匀半导体或半导体和金属结合的接触面时，会在接触面的两侧产生电位差；2只有本征吸收所激发的光生载流子才能引起光伏效应，而非本征吸收所激发的不可以。
13、丹培效应：由于载流子迁移率的差别产生受照面与遮光面之间的伏特现象。
14、光磁电效应：当半导体受光照射产生丹培效应时，由于电子和空穴在磁场中的运动会受到洛伦兹力的作用，使它们的运动轨迹发生偏转，空穴向半导体的上方偏转，电子偏向下方。结果在垂直于光照方向与磁场方向的半导体上、下表面上产生伏特电压，称为光磁电场。
15、光子牵引效应：当光子与半导体中的自由载流子作用时，光子把动量传递给自由载流子，自由载流子将顺着光线的传播方向做相对于晶格的运动。在开路的情况下，半导体将产生电场，它阻止载流子的运动。
二、简答题
1、外光电效应和内光电效应的区别是什么？
答：外光电效应是物质受到光照后向外发射电子的现象，而内光电效应是物质在受到光照后产生的光电子只在物质内部运动而不会逸出物质外部。
2、光电导效应：分为本征光电导效应与杂质光电导效应。本征半导体或杂质半导体价带中的电子吸收光子能量跃入导带，产生本征吸收，导带中产生光生自由电子，价带中产生光生空穴。光生电子与空穴使半导体的电导率发生变化。
3、雪崩二极管的工作原理。
雪崩光电二极管为具有内增益的一种光生伏特器件。它利用光生载流子在强电场内的定向运动产生雪崩效应，以获得光电流的增益。在雪崩过程中，光生载流子在强电场的作用下进行高速定向运动，具有很高动能的光生电子或空穴与晶格原子碰撞，使晶格原子电离产生二次电子-空穴对；二次电子-空穴对在电场作用下获得足够的动能，又使晶格原子电离产生电子-空穴对，此过程像“雪崩”似的继续下去。电离产生的载流子数远大于光激发产生的光生载流子数，这时雪崩光电二极管的输出电流迅速增加。
4、为什么结型光电器件只有反偏置或零偏置时才有明显的光电效应？
因为结型光电器件在反偏置或零偏置电压下工作时，增加了耗尽层的宽度和结电场。在耗尽层中产生的电子-空穴对因其复合比较小，故在结区强电场作用下，不必经过复合的扩散过程而对电流做贡献，提高了光电器件的灵敏度，也增大了光电效应。
5、PIN 管的频率特性为什么比普通光电二极管好？
答：①相对于P 区及N 区来说，I 层为高阻层，在工作情况下，它承受了极大部分的外加电压，使得耗尽层增大，展宽了光电转换的有效区域，提高了灵敏度；
②I 层的存在，使击穿电压不再受到基体材料的限制，从而可以选择低阻的基体材料，不但提高了击穿电压，而且还减少了串联电阻和时间常数；
③I 层的存在，使得扩散区不会到达基体，从而减少了载流子通过扩散区的时间，提高了频率响应；
④反偏的情况下，耗尽层较无I 层时要大很多，故结电容下降，提高频率响应。
6、比较2CU 型光电二极管和2DU 型光电二极管的结构特点，说明引入环级的意义。
答：2CU 型光电二极管以N 型硅为衬底，在上面通过扩散或注入方式生产P 型层，形成PN 结；而2DU 型则以P 型硅为衬底，在上面通过扩散或注入方式生产N 型层，形成PN 结；二者均在光敏面上涂以二氧化硅为保护膜。另外，2DU 型光电二极管引入了环级来减少暗电流和噪声。
7、光伏效应：光照使不均匀半导体或均匀半导体中光生电子和空穴在空间分开而产生电位差的现象。
8、光电导效应：半导体受光照射后，其内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减小的现象。
9、什么是光电导？光电导探测器的内增益与哪些物理量有关？
答：半导体无光照时为暗态，此时材料具有暗电导；有光照时为亮态，此时为亮电导。给半导体材料外加电压，通过的电流有暗电流与亮电流之分。亮电导与暗电导之差称为光电导。亮电流与暗电流之差称为光电流。光电导器件主要指光敏电阻，增益2l u G
βτμ=，β为量子产额，τ为载流子寿命，μ为迁移率，u 为外加电压，l 为光敏电阻
两极间的距离。一旦光敏电阻给定，光电导探测器的内增益与外加电压成正比。
10、硅PIN 和硅APD （雪崩二极管）的特点（工作原理，性能和使用）有何异同？
答：PIN 管是光电二极管的一种。它的结构特点是，在P 型半导体和N 型半导体之间夹着一层（相对）很厚的本证半导体。这样，PN 结的内电场就基本上全部集中于I 层中，从而使PN 结耗尽层加宽，结电容变小。 PIN 管最大的特点是频带宽，量子效率高，线性输出范围宽，输出电流小。
雪崩二极管是利用PN 结在高反向电压下产生的雪崩效应来工作的。其工作电压很高，约100~200V ，接近于反向击穿电压。很高的内增益，可达到几百，响应速度特别快。噪声大是其的一个主要缺点。
从使用上看，PIN 的反向电压为一般地电压，雪崩二极管则需要很高电压，约100~200V ，接近反向击穿区。
共同点：①都工作在反向偏压下，且都能承受较高偏压；②频带都很宽；硅PIN 可达10GHz ，而硅APD 可达100GHz ；③量子效率都比一般光电二极管要高。
区别：①工作原理不同，PIN 管对光电流没有放大作用，而且因为I 层电阻很大而使输出电流小，一般要与运算放大器集成使用；②APD 管具有光电流放大作用，同时噪声很大。
11、弱辐射探测情况下，光电导灵敏度有何特点，把光敏电阻制成蛇形状有何作用。
光敏电阻在微弱辐射作用下的光电导灵敏度S 与光敏电阻两电极间的距离l 的平方成反比；在强辐射作用下的光电导灵敏度S 与光敏电阻两电极间距离l 的二分之三次方成反比。为了提高光敏电阻的光电导灵敏度S ，要尽可能地缩短光敏电阻两电极间距离l 。
三、概念题
光生伏特器件的偏置电路
①自偏置电路
②反向偏置电路
③零伏偏置：在自偏置下，负载电阻为0，输出的短路电流sc I 与入射辐射量成线性变化，只适合对微弱辐射信号进行检测。
习题04
一、概念题
1、光电探测器的响应度（或灵敏度）：光电探测器的输出电压V o 或输出电流I o 与入射光功率P 之比。
2、热噪声：载流子无规则的热运动造成的噪声，又称为约翰逊噪声。
3、信噪比：在负载电阻R L 上产生的信号功率与噪声功率之比。
4、量子效率：在某一特定波长上每秒钟内产生的光电子数与入射光量子数之比。
5、光电探测器中主要的固有噪声有热噪声，产生-复合噪声，低频噪声，散粒噪声，温度噪声。
6、等效噪声功率：即最小可探测功率Pmin ，当信号功率和噪声功率之比为1时，入射到探测器件上的辐射通量。
7、探测率：为等效噪声功率的倒数。
二、简答题
热电检测器件和光电检测器件的特点是什么？
答：热电检测器件特点：①响应波长无选择性，它对从可见光到远红外的各种波长的辐射同样敏感。②响应慢，吸收辐射产生信号需要的时间长，一般在几毫秒以上。
光电检测器件特点：①响应波长有选择性，存在某一截止波长λo ，超过此波长，器件没有响应。②响应快，一般在纳秒到几百微秒。
习题05
一、概念题
1、PMT ：探测微弱信号，响应速率快，灵敏度高，惰性小，频率特性好，供电电压高，采用玻璃外壳，抗震性差。
2、PMT 的注意点：玻璃外壳，注意防震；使用时不可用强光照射，当光照过强时，光电特性的线性变差，光电阴极疲劳而损坏器件；工作电流不宜过大；测量交变光时，负载电阻不宜过大；不能在氦气中使用。
3、PSD （光电位置敏感器件）：暗电流小，噪声低，响应速度快，光电特性呈线性，受温度影响小。
4、具有光电倍增的器件有光电倍增管和雪崩二极管。
二、简答题
1、光电倍增管的基本结构与工作原理是什么？
答：光电倍增管由光入射窗、光电阴极，电子光学输入系统(光电阴极到第一倍增极D1之间的系统)、二次发射倍增系统及阳极等构成。
工作原理：光子透过入射窗入射到光电阴极K 上。此时光电阴极的电子受光子激发，离开表面发射到真空中。光电子通过电场加速和电子光学系统聚焦入射到第一倍增极D1上，倍增极发射出比入射电子数目更多的二次电子。入射电子经N 级倍增后，光电子就放大N 次。经过倍增后的二次电子由阳极a 收集起来，形成阳极光电流，在负载R L 上产生信号电压。
2、光电倍增管的供电电路注意哪些问题 ？
答：(1)倍增管各电极要求直流供电，从阴极开始至各级的电压要依次升高，常采用电阻链分压法供电。流过电阻链的电流I R 至少要比阳极最大的平均电流I am 大10倍以上。
(2)供电电源的电压稳定性要求较高。
(3)为了不使阳极脉冲电流引起极间电压发生大的变化，常在最后几级的分压电阻上并联电容。
(4)倍增管供电电路与其后续信号处理电路必须要有一个共用的参考电位，即接地点。
3、说明光电倍增管的阴极灵敏度和阳极灵敏度的区别和关系，以及短波限和长波限由什么因素决定。 答：阴极灵敏度k S 为光电倍增管阴极电流k I 与入射光谱辐通量φ之比，阳极灵敏度a S 为光电倍增管阳极电流a I 与入射光谱辐通量φ之比，G S S k a ?=,G 为电流放大倍数。短波限和长波限主要由光电阴极材料和窗口材料决定。
4、为什么光电阴极都是P 型半导体材料制作的？
答：P 型半导体的受主能级比较靠近价带，故价带中的电子很容易吸收光子能量而进入导带，使价带产生空穴参与导电，而光电阴极作为光电发射材料，其吸收光照后能够发出电子，使得阳极材料能够收集得到。
5、微通道板的工作原理。
微通道板由若干个极细的空心管道组成。管道是由高阻材料制成的，内壁为二次电子发射系数δ>1的材料，在它的两端加上直流高压后，在每个管道内形成极强的电场。这时，当光电面发射的电子进入管道后，在强电场的作用下经过管壁的多次碰撞，而得到电子倍增。
三、计算题
现有GDB-423光电倍增管的阴极有效面积为2cm 2 ，阴极灵敏度为25μA/lm ，倍增系统的放大倍数105，阳极额定电流为20μA ，求允许的最大照度。
解：
()()()()
lx m lm lm A m A S A i E E
A i i S A M
i i M A
i I k k k I a k a 04.004.0251021021021020224445==???=?=∴?=Φ=?==∴==---μμμμ
习题06
一、画图解释题
用PN 结简图表示出光生电压的极性和光生电流的方向。
习题07
一、填空题
1、热释电探测器是将辐射能转换为（热）能，然后再把它转换为（电）能的器件。
2、热释电探测器工作的物理机理是热电效应，探测的是温度的变化。
二、简答题
1、热电探测器与光电探测器比较，在原理上有何区别？
答：热电探测器件是利用热敏材料吸收入射辐射的总功率产生温升来工作的，而不是利用某一部分光子的能量，所以各种波长的辐射对于响应都有贡献。因此，热电探测器件的突出特点是，光谱响应范围特别宽，从紫外到红外几乎都有相同的响应，光谱特性曲线近似为一条平线。
2、热电探测器与普通温度计有何区别？
答：相同点：二者都有随温度变化的性能。
不同点：温度计要与外界有尽量好的热接触，必须达到热平衡。热电探测器要与入射辐射有最佳的相互作用，同时又要尽量少的与外界发生热接触。
3、简述辐射热电偶的使用注意事项。
答：⑴由半导体材料制成的温差电堆，一般都很脆弱，容易破碎，使用时应避免振动。
⑵额定功率小，入射辐射不能很强，它允许的最大辐射通量为几十微瓦，所以通常都用来测量微瓦以下的辐射通量。⑶应避免通过较大的电流，流过热电偶的电流一般在1微安以下，决不能超过100微安，因而千万不能用万用表来检测热电偶的好坏，否则会烧坏金箔，损坏热电偶。
⑷保存时不要使输出端短路，以防因电火花等电磁干扰产生的感应电流烧毁元件。
⑸工作时环境温度不宜超过60℃。
习题08
一、概念题
1、电极化：电介质的内部没有载流子，所以没有导电能力。但是它也是由带电粒子——电子和原子核组成的。在外电场的作用下，带电的粒子也要受到电场力的作用，它们的运动也会发生一些变化。例如，加上电压后，正电荷平均讲来总是趋向阴极，而负电荷趋向阳极。虽然其移动距离很小，但电介质的一个表面带正电，另一表面带负电。称这种现象为电极化。
2、居里温度：铁电体的极化强度与温度有关，温度升高，极化强度减低。升高到一定温度，自发极化就突然消失，这个温度称为居里温度（或居里点）。
二、简答题
1、为什么由半导体材料制成的热敏电阻温度系数是负的，由金属材料制成的热敏电阻温度系数是正的？
答：⑴半导体材料制成的热敏电阻吸收辐射后，材料中电子的动能和晶格的振动能都有增加。因此，其中部分电子能够从价带跃迁到导带成为自由电子，从而使电阻减小，电阻温度系数是负的。
⑵金属材料制成的热敏电阻，因其内部有大量的自由电子，在能带结构上无禁带，吸收辐射产生温升后，自由电子浓度的增加是微不足道的。相反，因晶格振动的加剧，却妨碍了电子的自由运动，从而电阻温度系数是正的，而且其绝对值比半导体的小。
2、简述热释电探测器的工作原理。
答：当红外辐射照射到热释电器件时，引起温度升高，表面电荷减少，相当于热“释放”了部分电荷。释放的电荷通过放大器转换成电压输出。如果辐射继续照射，使热释电器件的温度升高到新的平衡值，表面电荷达到新的平衡，不再释放电荷，也不再有电压信号输出。因此，在恒定辐射作用的情况下输出的信号电压为零。只有交变辐射的作用才会有信号输出。
3、热辐射探测通常分为哪两个阶段?哪个阶段能够产生热电效应？
答：第一阶段是按系统的热力学特性来确定入射辐射所引起的温升，将辐射能转化为热能，这是所有热电探测器必经的阶段，是共性。
第二阶段是根据温升来确定具体探测器器件输出信号的性能，将热能转化为电能，这是个性，因具体器件而异。
第二阶段能产生热电效应。
4、热释电器件为什么不能工作在直流状态？工作频率等于何值时热释电器件的电压灵敏度达到最大?
答：当红外辐射照射到热释电器件时，引起温度升高，表面电荷减少，相当于热“释放”了部分电荷。释放的电荷通过放大器转换成电压输出。如果辐射继续照射，使热释电器件的温度升高到新的平衡值，表面电荷达到新的平衡，不再释放电荷，也不再有电压信号输出。因此，在恒定辐射作用的情况下输出的信号电压为零。只有交变辐射的作用才会有信号输出。
电压灵敏度V S 是ω的函数，对其求导便是最大V S 时的ω值。
三、计算题
1、可见光的波长、频率和光子的能量范围（给出计算公式）各是多少?
答：可见光的波长：0.38微米～0.78微米
频率：3.85×1410HZ ～7.89×1410HZ 【利用公式
n λνυ=】 光子能量：2.55×1910-J ～5.23×1910- J 【利用公式νh E =】
2、一块半导体样品,有光照时电阻为50Ω，无光照时为5000Ω,求样品的光电导。 答：有光照时的电导为：S G 0205011
.== 无光照时的电导为：S G 000205000
12.== 故：该样品的光电导为S G G G
0198021.=-=
习题09
一、填空题 1、发光二极管的发光亮度，基本上是正比于（电流密度）。
2、氦氖激光器以（直流）电源驱动。从结构上分（全内腔）（全外腔）（半内腔）激光器。
3、发光二极管是（注入式电致发光器件）器件，它能将（电）能转变为（光）能。
4、LED ：发光效率高，发光亮度高，时间响应速度快，单色性好，体积小。LED 适合于直流，也适合于脉冲下使用。
5、卤钨灯：发出的是连续光谱，用于普通紫外-可见发光的光度计。
6、氘灯：用于分光计。
7、超高压短弧灯：电弧亮度很高但在阴阳极距离上分布不均匀，发光波长峰值在红外区。
8、超高压汞灯：紫外辐射较少，红外辐射较强。而可见光区域发光不均匀，辐射亮度高，用于荧光分析。
二、简答题
1、半导体发光二极管的发光原理，其外量子效率与哪些因素有关？
答：半导体发光二极管的材料是重掺杂的，热平衡状态下的N 区有很多迁移率很高的电子，P 区有较多的迁移率较低的空穴。由于PN 结阻挡层的限制，在常态下，二者不能发生自然复合。而当给PN 结加以正向电压时，N 区导带中的电子则可逃过PN 结的势垒进入到P 区一侧。于是在PN 结附近稍偏于P 区一边的地方，处于高能态的电子与空穴相遇时，便产生发光复合。这种发光复合所发出的光属于自发辐射，辐射光的波长决定于材料的禁带宽度g E ，即g
E eV m ?=μλ241.
其外量子效率与内量子效率，半导体材料折射率，吸收系数，封装材料的折射率和形状有关。
2、应用发光二极管时注意哪些要点？
答：⑴开启电压： 发光二极管的电特性和温度特性都与普通的硅、锗二极管类似。只是正向开启电压一般都比普通的硅、锗二极管大些，而且因品种而异。
⑵温度特性：利用发光二极管和硅的受光器件进行组合使用时，应注意到二者的温度特性是相反的。温度升高时，发光二极管的电光转换效率变小，亮度减弱。而硅的受光器件，光电转换效率却是增加的。所以使用时，应把二者放到一起考虑，注意其组合后的整体温度特性。
⑶方向特性：发光二极管一般都带有圆顶的玻璃窗，当利用它和受光器件组合时，应注意到这一结构上的特点。发光管与受光管二者对得不准时，效果会变得很差。
3、激光的产生有哪些条件？
答：⑴需要泵浦源,把处于较低能态的电子激发或泵浦到较高能态上去。
⑵介质必须能发生粒子数反转,使受激辐射足以克服损耗。
⑶必须要有一个谐振腔提供正反馈及增益,以维持受激辐射的持续振动。
4、简述注入式半导体激光器的发光过程，其特点，其对工作电源的要求？
答：注入式半导体激光器的工作过程是，加外电源使PN 结进行正偏置。正向电流达到一定程度时，PN 结区即发生导带对于价带的粒子数反转。这时，导带中的电子会有一部分发生辐射跃迁，同时产生自发辐射。自发辐射出来的光，是无方向性的。但其中总会有一部分光是沿着谐振腔腔轴方向传播的，往返于半导体之间。通过这种光子的诱导，即可使导带中的电子产生受激辐射（光放大）。受激辐射出来的光子又会进一步去诱导导带中的其它电子产生受激辐射。如此下去，在谐振腔中即形成了光振荡，从谐振腔两端发射出激光。只要外电源不断的向PN 结注入电子，导带对于价带的粒子数反转就会继续下去，受激辐射即可不停地发生，这就是注入式半导体激光器的发光过程。 特点：（1）要维持激光器的振荡注入电流须大于阀值电流；（2）频率分布取决于组成激光器的半导体材料。 对电源的要求:因为阀值电流都比较高，通常用脉冲电流来激励，以降低热损耗。
5、激光器和发光二极管的时间响应如何？使用时以什么方式（连续或脉冲）驱动为宜？
答：发光二极管：发光二极管的响应时间很短，一般只有几纳秒至几十纳秒。采用脉冲驱动的情况下，获得很高的亮度，但应考虑到脉冲宽度、占空度比与响应时间的关系。
半导体激光器：响应时间很短。半导体激光器的阈值电流都比较高，由于激光器工作时需要的电流很大，电流通过结和串联电阻时，将使结的温度上升，这又导致阈值电流上升。所以阈值电流很高的激光器，通常用脉冲电流来激励，以降低平均热损耗。
6、为什么LD 光的相干性好于LED ？
答：从发光机理解释，LED 是自发辐射，LD 是受激辐射。LED 的单色性仅次于LD ，好于其他光源， 习题10
一、填空题
1、光电耦合器是由（发光） 器件与（光敏） 器件组成的（电）－（光）－（电）器件。这种器件在信息传输过程中是用（光）作为媒介把输入边和输出边的电信号耦合在一起的。
2、电荷耦合器件以电荷作为信号，其基本功能是电荷的存储和转移。
二、简答题
1、简述光电耦合器件的电流传输比β与晶体管的电流放大倍数β的区别？
答：⑴晶体管的集电极电流远远大于基极电流，即β大；
⑵光电耦合器件的基区内，从发射区发射过来的电子与光激发出的空穴相复合而成为光复合电流，可用αI
F
表示，α为光激发效率（它是发光二极管的发光效率、光敏三极管的光敏效率及二者之间距离有关的系数）。一般光激发效
率比较低，所以I
F 大于I
C
。即光电耦合器件在不加复合放大三极管时，β小于1。
2、简述光电耦合器件的特点。
答：⑴具有电隔离的作用。它的输入、输出信号完全没有电路联系，所以输入和输出回路的电平零电位可以任意选择。绝缘电阻高达1010Ω～1012Ω，击穿电压高达100～25KV，耦合电容小到零点几皮法。
⑵信号传输是单向性的，不论脉冲、直流都可以使用。适用于模拟信号和数字信号。
⑶具有抗干扰和噪声的能力。它作为继电器和变压器使用时，可以使线路板上看不到磁性元件。它不受外界电磁干扰、电源干扰和杂光影响。
⑷响应速度快。一般可达微秒数量级，甚至纳秒数量级。它可传输的信号频率在直流和10MHz之间。
⑸使用方便，具有一般固体器件的可靠性，体积小，重量轻，抗震，密封防水，性能稳定，耗电省，成本低，工作温度范围在－55℃～＋100℃之间。
三、分析题
光电耦合器件测试电路如图所示，分析它的工作原理。
S1开关接通后：
⑴S2开关没有接通，正常情况下LED是不发光的。如果它是发光的，则说明光电耦合器的接收端已经短路。
⑵S2开关接通，正常情况下LED发光，它的发光强度可以用电位器RP来调节。如果LED没有发光，则说明光电耦合器是坏的。
习题11
一、填空题
1、光电成像器件包括（扫描成像器件）（非扫描成像器件）。
2、扫描型光电成像器件又称（摄像器件）。光电摄象器件应具有三种基本功能（光电变换）（光电信号存储）（扫描输出）。
3、分辨率是用来表示能够分辨图像中明暗细节的能力。分辨率常用两种方式来描述（极限）分辨率和（调制传递）函数。
4、观察灵敏阈：在极限观察的情况下，光电阴极面的极限照度。
5、暗背景亮度：在无光照时，光电阴极产生的暗电流在阳极电场的作用下，轰击荧光屏使之发光，这时荧光屏的亮度为暗背景亮度。
6、电导型摄像管的基本结构包括两部分：光电靶和电子枪。一是光电靶由光窗、信号极和靶构成，靶面的光敏层可以进行光电转换，而且有利于保持光电转换形成的电荷图像，并在扫描周期内实现积分存储。二是电子枪由灯丝、热阴极、加速电极和聚焦电极等组成，能够产生电子并使它聚焦成很细的电子射线，并按照一定的轨迹扫描靶面，从而通过电子束扫描把电位图像读出，形成视频信号输出。
二、概念题
1、摄像管：把可见光或不可见光图像通过电子束扫描后转换成相应的电信号，通过显示器再成像的器件。
光电检测总结
第一章概论 1.检测技术的概念与分类。 定义：确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作 检测技术分类 按工作原理：机械式阻抗式电量式光电式辐射式 按工作方式：接触式，非接触式 按工作物质：电量式，非电量式 2.光电检测技术特点，光电检测系统组成。 特点：光电检测技术以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础，通过对载有被检测 光学变换电路处理 第二章基础知识 电磁波谱图
i o V P V S 光谱光视效率函数 器件的基本特性参数 响应特性 噪声特性 量子效率 线性度 工作温度 一、响应特性 １．响应度（或称灵敏度）：是光电探测器输出信号与输入光功率之间关系的度量。描 述的是光电探测器件的光电转换效率。 响应度是随入射光波长变化而变化的 响应度分电压响应率和电流响应率 电压响应率： 光电探测器件输出电压与入射光功率之比 电流响应率：光电探测器件输出电流与入射光功率之比 ２．光谱响应度：探测器在波长为λ的单色光照射下，输出电压或电流与入射的单色光功率之比 ３．积分响应度：检测器对各种波长光连续辐射量的反应程度． ４．响应时间：响应时间τ是描述光电探测器对入射光响应快慢的一个参数. 上升时间：入射光照射到光电探测器后，光电探测器输出上升到稳定值所需要的时间。 下降时间：入射光遮断后，光电探测器输出下降到稳定值所需要的时间。 ５．频率响应：光电探测器的响应随入射光的调制频率而变化的特性称为频率响应
二、噪声特性 在一定波长的光照下光电探测器输出的电信号并不是平直的，而是在平均值上下随机地起伏，它实质上就是物理量围绕其平均值的涨落现象 用均方噪声来表示噪声值大小 噪声的分类及性质 外部干扰噪声:人为干扰噪声的和自然干扰噪声。 人为干扰：电子设备的干扰噪声。如焦距测量仪在日光灯下，人的走动对干涉仪的光程影响。 自然干扰：雷电、太阳等。如光电导盲器在太阳下 内部噪声:人为噪声和固有噪声两类。 人为噪声：如工频交流电（50Hz)、测试仪器的散热风扇引起的光路变化。 固有噪声：散粒噪声、热噪声、产生-复合噪声、1/f噪声、温度噪声 光电探测器常见的噪声 热噪声：载流子无规则的热运动造成的噪声。热噪声存在于任何电阻中，热噪声与温度成正比，与频率无关，热噪声又称为白噪声。 散粒噪声：入射到光探测器表面的光子是随机的，光电子从光电阴极表面逸出是随机的，PN结中通过结区的载流子数也是随机的。 散粒噪声也是白噪声，与频率无关。散粒噪声是光电探测器的固有特性，对大多数光
光电检测技术
光电检测技术总结 经过一学期的光电检测技术课程的学习，我们大致上了解了光电检测技术有许多方面的知识，按照传感器、转换电路、检测装置划分排列。接下来我们来仔细探讨一下究竟有什么值得我们学习的。 首先是光电技术的定义。何为光电技术？光电检测技术是以激光、红外、光纤等现代光电子器件作为基础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接收光辐射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用信息，或进入计算机处理，最终显示输出所需要的检测物理参数。其中检测和测量有一些不同的地方：检测：通过一定的物理方式，分辨出被测参量并归属到某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或是否存在。测量：将被测的未知量与同性质的标准量比较，确定被测量对标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。而光电检测技术的应用存在在生活中的每一个部分。比如人的视觉功能，人眼是一个直径为23mm的近似球体，眼球前方横径为11mm的透明角膜具有屈光作用，角膜后的虹膜中央有称为瞳孔的圆孔，它可以扩大或缩小以调节进入眼球的光亮。虹膜后的水晶体相当于光学系统中的透镜，其直径为9mm。在眼球的后方有视网膜，这是光学细胞和杆状细胞，它们和视网膜上的其他细胞组成的微小感光单元。这些感光单元接收光刺激后转化为神经冲动，经视神经传导到大脑的高级视觉中枢，从而产生亮度和彩色的感觉，同时也形成有关物体状和大小的判断。因此，人眼是一个高灵敏度、高分辨率和极为复杂而精巧的光传感器。正好光学仪器是人眼的视觉扩展，通过利用光辐射的各种现象和特性，摄取信息实现控制的有力工具，它是人类视觉参与下才能工作的。光学仪器一共在人类视觉上做出了以下的扩展：1、时间上扩展，可以通过摄像机记录过去的样子；2、空间上的扩展，通过地球卫星观看世界个地的样貌；3、识别能力的扩展，通过放大镜和显微镜我们能够观测到人眼看不见的细微东西。 光电检测系统由哪些东西组成？典型的光电仪器包括了精密机械、光学系统、光电信号传感器、电信号处理器和运算控制计算机以及输出显示设备等环节。各种环节分别实现各自的职能，组成光、机、电的综合系统。一个典型的光电检测系统的组成由辐射源开始，依次为传输媒质、检测目标、光学系统、光点检测器件、信息处理、输出设备。其中辐射源通过传输媒质由对象空间进入到光电系统。
材料动态特性实验(南京理工大学)分析
南京理工大学 机械工程学院研究生研究型课程考试答卷 课程名称：材料动态特性实验 考试形式：□专题研究报告□论文√大作业□综合考试学生姓名：学号： 评阅人： 时间：年月日
材料动态特性实验 一．实验目的： 1、了解霍普金森杆的实验原理和实验步骤； 2、会用霍普金森杆测试材料动态力学性能。 二．实验原理： 分离式Hopkinson 压杆的工作原理如图1.1所示装置中有两段分离的弹性杆,分别为输入杆和输出杆,短试样夹在两杆之间。当压气枪发射一撞击杆(子弹),以一定速度撞击输入杆时,将产生一入射弹性应力脉冲,随着入射波传播通过试样,试样发生高速塑性变形,并相应地在输出杆中传播一透射弹性波,而在输入杆中则反射一反射弹性波。透射波由吸收杆捕获,并最后由阻尼器吸收。 图1.1 现在的Kolsky 杆装置示意图 根据压杆上电阻应变片所测得的入射波、反射波、透射波,以及一维应力波理论可得到如下的计算公式。 试样的平均应变率为: )00t r i l c εεεε--=（ （1-1） 试样中的平均应变: dt l c t r i s ?--= )(00εεεε （1-2）
试样中的平均应力: )(20t r i A AE εεεσ++= （1-3） 式中t r i εεε，，分别表示测试记录的入射、反射和透射波,C 0 是弹性纵波波速,C=5189m/s,L 0为试样的初始长度,E 为压杆的弹性模量,A/A 0为压杆与试样的 截面比。 由应力均匀化条件可知: r i t εεε+= (1-4) 将公式(l 一4)代入(1一l)!(l 一2)!(l 一3)式可得 t s E A A εσ0= (1-5) ?-=dt l c r s εε002 (1-6) 一般采用公式(l 一5)、（1一6)来计算材料的动态应力一应变行为。 该试验技术作了如下几个假定: (1)一维假定 弹性波(尤其是对短波而言)在细长杆中传播时,由于横向惯性效应,波会发生弥散,即波的传播速度和波长有关。Pochhammer 最早研究过波在无限长杆内的色散效应,但当入射波的波长(可由子弹的长度来控制,即波长为子弹长度的2倍)比输入杆的直径大很多时,即满足必/兄<<1时,杆的横向振动效应,除波头外,可作为高阶小量忽略不计。子弹和输入杆都假定处于一维应力状态,可直接利用一维应力波理论进行计算。 (2)均匀化假定 压缩脉冲通过试样时,在试样内发生了多次波的反射。由于压缩脉冲的持续作用时间比短试样中波的传播时间要长得多,使得试样中的应力很快趋向均匀化,因此可以忽略试样内部波的传播效应。 (3)不计导杆与试样端部的摩擦效应 由于试样和导杆加工时表面的不光滑,以及导杆横向变形的不均匀,在试样与输入杆的接触面会产生摩擦,这使得试样处于复杂的应力状态,给试验数据的
光电检测总结全
光电检测技术是以激光、红外、光纤等现代光电子器件作为基础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接收光辐射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用信息，或进入计算机处理，最终显示输出所需要的检测物理参数 检测：通过一定的物理方式，分辨出被测参量并归属到某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或是否存在。测量：将被测的未知量与同性质的标准量比较，确定被测量对标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。 光电检测系统组成：光发射机，光学通道，光接收机。光发射机：分为主动式和被动式。主动式：光源（或加调制器）被动式：无自身光源，来自被测物体的光热辐射发射。光学通道：大气、空间、水下和光纤等。光接收机：收集入射的光信号并加以处理，恢复光载波信息光电检测技术的特点：高精度。各种检测技术中最高。如激光干涉仪法检测长度的精度达0.05um/m；光栅莫尔条纹法测角可达0.04秒；用激光测距法测量地球到月球之间距离分辨率可达1m。高速度。光电检测以光为介质，用光学方法获取和传递信息是最快的。远距离，大量程。光便于远距离传播的介质，适于遥控和遥测，如武器制导，光电跟踪，电视遥测等。非接触检测。光照可认为是没有测量力的，也无磨擦，可实现动态测量，效率最高。寿命长。光波可永久使用。具有很强的信息处理和运算能力。可将复杂信息并行处理。同时光电方法还便于信息控制和存储，易于实现自动化和智能化。 光电检测基本方法：直接作用法（受被测物理量控制的光通量，经光电接收器转换后由检测机构可直接得到所求被测物理量）、差动测量法（利用被测量与某一标准量相比较，所得差或数值比可反应被测量的大小）、补偿测量法（是用光或电的方法补偿由被测量变化而引起的光通量变化，补偿器的可动元件连接读数装置指示出补偿量值，其大小反应被测量变化大小）和脉冲测量法（测量中将被测量的光通量转换成电脉冲，其参数（脉宽，相位，频率，脉冲数量等）反映被测量的大小）脉冲测量法特点：抗干扰性能好，精度高，直接与计算机相连，易于实现在线测量和自动化控制。 双光路外差检测特点：双光路可消除杂散光、光源波动、温度变化和电源电压波动带来的测量误差，使测量精度和灵敏度大大提高。 光电效应：物质受光照射后，材料电学性质发生了变化（发射电子、电导率的改变、产生感生电动势）现象。包括：外光电效应：产生电子发射。内光电效应：内部电子能量状态发生变化 光电导效应：光照射的物质电导率发生改变，光照变化引起材料电导率变化。是光电导器件工作的基础。包括：本征和非本征两种，对应本征和杂质半导体材料。属于内光电效应。稳态光电流：当在垂直于电场方向有均匀光照入射到样品表面，且入射光通量恒定时，样品中流出的光电流为稳态光电流。暗电导率：无光照时，半导体材料在常温下具有一定的热激发载流子浓度，此时材料处于暗态，具有一定的暗电导率。暗电流：暗态下外加电压通过的电流。光电导：亮电导与暗电导之差。光电流：亮电流与暗电流之差。 弛豫现象：光电导材料从光照开始到获得稳定的光电流需要一定的时间。同样光电流的消失也是逐渐的。 光电导增益是表征光电导器件特性的一个重要参数，表示长度为L的光电导体在两端加上电压U后，由光照产生的光生载流子在电场作用下形成的外电流与光生载流子在内部形成的光电流之比。 光电导器件常做成梳状电极，光敏面做成蛇形，即保证了较大的受光表面，又可减小电极间距离，从而减小载流子的有效极间渡越时间，也利于提高灵敏度 杂质光电导效应：杂质半导体中施主或受主吸收光子能量后电离中，产生自由电子或空穴，从而增加材料电导率的现象。特点：容易受热激发产生的噪声的影响，常工作在低温状态。光生伏特效应：达到内部动态平衡的半导体PN结，在光照的作用下，在PN结的两端产生电
光电探测技术实验报告
光电探测技术实验报告 班级：08050341X 学号：28 姓名：宫鑫
实验一光敏电阻特性实验 实验原理: 光敏电阻又称为光导管,是一种均质的半导体光电器件,其结构如图(1)所示。由于半导体在光照的作用下,电导率的变化只限于表面薄层,因此将掺杂的半导体薄膜沉积在绝缘体表面就制成了光敏电阻，不同材料制成的光敏电阻具有不同的光谱特性。光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。 实验所需部件: 稳压电源、光敏电阻、负载电阻（选配单元）、电压表、 各种光源、遮光罩、激光器、光照度计（由用户选配） 实验步骤: 1、测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻 观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩 盖,用万用表测得的电阻值为暗电阻 R暗,移开遮光罩，在环境光照下测得的光敏电阻的 阻值为亮电阻，暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光 电阻越大，则灵敏度越高。 在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻， 试作性能比较分析。 2、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流 按照图(3)接线，电源可从+2~+8V间选用，分别在暗光和正常环境光照下测出输出电压V暗和V亮则暗电流L暗=V暗/R L,亮电流L亮=V亮/R L，亮电流与暗电流之差称为光电流，光电流越大则灵敏度越高。 分别测出两种光敏电阻的亮电流，并做性能比较。 图（2）几种光敏电阻的光谱特性 3、伏安特性: 光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系。 按照图(3)分别测得偏压为2V、4V、6V、8V、10V、12V时的光电流，并尝试高照射光源的光强，测得给定偏压时光强度的提高与光电流增大的情况。将所测得的结果填入表格并作出V/I曲线。 注意事项: 实验时请注意不要超过光电阻的最大耗散功率P MAX, P MAX=LV。光源照射时灯胆及灯杯温度均很高，请勿用手触摸，以免烫伤。实验时各种不同波长的光源的获取也可以采用在仪器上的光源灯泡前加装各色滤色片的办法，同时也须考虑到环境光照的影响。
南京理工大学-光电检测技术总结汇编
习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在（0.38m μ）到（0.78m μ ）范围内的电磁辐射称为光辐射。 2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。 3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。 4、光量Q ：?dt φ，s lm ?。 5、光通量φ：光辐射通量对人眼所引起的视觉强度值，单位：流明lm 。 6、发光强度I ：光源在给定方向上单位立体角内所发出的光通量，称为光源在该方向上的发光强度，ωφd d /，单位：坎德拉)/(sr lm cd 。 7、光出射度M ：光源表面单位面积向半球面空间内发出的光通量，称为光源在该点的光出射度，dA d /φ,单位：2/m lm 。 8、光照度E ：被照明物体单位面积上的入射光通量，dA d /φ，单位：勒克斯lx 。 9、光亮度L ：光源表面一点的面元dA 在给定方向上的发光强度dI 与该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积之比，称为光源在该方向上的亮度，)cos /(θ?dA dI ，单位：2/m cd 。 10、对于理想的散射面，有Ee= Me 。 二、概念题 1、视见函数：国际照明委员会（CIE ）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V (λ),或称视见函数。 2、辐射通量e φ：是辐射能的时间变化率，单位为瓦 (1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。 3、辐射强度e I ：从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W ／sr(瓦每球面度)。 4、辐射出射度e M ：辐射体在单位面积内所辐射的通量，单位为2/m W 。 5、辐射照度e E ：单位面积内所接收到的辐射通量，单位为2/m W 。 6、辐射亮度e L ：由辐射表面给定方向发射的辐射强度，除于该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积。单位为)/(2sr m W ?。 7、光谱响应度：探测器在波长为λ的单色光照射下，输出电压或电流与入射的单色光功率之比。 8、朗伯定律：发光体在各方向上的辐射亮度一致，有θcos o e I I =。 9、光学多普勒效应：运动物体能改变入射于其上的光波频率。 10、黑体：是一个理想的余弦辐射体，其亮度与方向无关。 11、积分响应度：光电探测器输出的电流或电压与入射总通量之比。
光电检测课程总结
1.光电检测技术的特点 高精度：从地球到月球激光测距的精度达到1米。 高速度：光速是最快的。 远距离、大量程：遥控、遥测和遥感。 非接触式检测：不改变被测物体性质的条件下进行测量。 寿命长：光电检测中通常无机械运动部分，故测量装置寿命长，工作可靠、准确度高，对被测物无形状和大小要求。 数字化和智能化：强的信息处理、运算和控制能力。 2.简述本征吸收、杂质吸收。 本征吸收:电子从价带激发到导带引起的吸收称为本征吸收, 当一定波长的光照射到半导体上时，电子吸收光后能从价带跃迁入导带，显然，要发生本征吸收，光子能量必须大于半导体的禁带宽度Eg。 杂质吸收:由光纤材料的不纯净而造成的附加吸收损耗 (二章38-43)3.外光电效应、内光电效应、光伏效应 外光电效应：固体受光照后从其表面逸出电子的现象称为光电发射效应或外光电效应。当金属或半导体受到光照射时，其表面和体内的电子因吸收光子能量而被激发，如果被激发的电子具有足够的能量，足以克服表面势垒而从表面离开，产生了光电子发射效应。被光逸出的电子称为光电子,基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。 内光电效应：物质受到光辐射的作用后，内部电子能量状态产生变化，但不存在表面发射电子的现象。 (二章57）光伏效应：又称光生伏特效应，是指由内建电场形成势垒，此势垒将光照产生的电子空穴对分开，从而在势垒两侧形成电荷堆积，产生光生电动势的效应。 (二章91-112)4.简述光电探测器的特性参数。 响应特性、噪声特性、量子效率、线性度、工作温度 响应度（或称灵敏度）：是光电探测器输出信号与输入光功率之间关系的量度。描述的是光电探测器件的光电转换效率(响应度是随入射光波长变化而变化的,响应度分电压响应率和电流响应率)[电压响应度:光电探测器件输出电压与入射光功率之比;电流响应度:光电探测器件输出电流与入射光功率之比;光谱响应度：探测器在波长为λ的单色光照射下，输出电压或电流与入射的单色光功率之比;积分响应度：检测器对各种波长光连续辐射量的反应程度;响应时间：响应时间τ是描述光电探测器对入射光响应快慢的一个参数(上升时间：入射光照射到光电探测器后，光电探测器输出上升到稳定值所需要的时间。下降时间：入射光遮断后，光电探测器输出下降到稳定值所需要的时间。);频率响应：光电探测器的响应随入射光的调制频率而变化的特性称为频率响应] 噪声特性:在一定波长的光照下光电探测器输出的电信号并不是平直的，而是在平均值上下随机地起伏，它实质上就是物理量围绕其平均值的涨落现象[光电探测器常见的噪声：热噪声、散粒噪声、产生-复合噪声、1/f噪声] 工作温度：工作温度就是指光电探测器最佳工作状态时的温度。光电探测器在不同温度下，性能有变化。 5.光子器件和热电器件的区别 光子器件：响应波长有选择性，一般有截止波长，超过该波长，器件无响应。响应快，吸收辐射产生信号需要的时间短，一般为纳秒到几百微秒。 热电器件：响应波长无选择性，对可见光到远红外的各种波长的辐射同样敏感，响应慢，一
传感器与检测技术总结材料
《传感器与检测技术》总结 ：王婷婷 学号：14032329 班级：14-11
传感器与检测技术 这学期通过学习《传感器与检测技术》，懂得了很多，以下是我对这本书的总结。 第一章 概 述 传感器的作用是：传感器是各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件，具有不可替代的重要作用。 传感器的定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 传感器的组成：被测量量---敏感元件---转换元件----基本转换电路----电量输出 传感器的分类：按被测量对象分类（部系统状态的部信息传感器{位置、速度、力、力矩、温度、导演变化}、外部环境状态的外部信息传感器{接触式[触觉、滑动觉、压觉]、非接触式[视觉、超声测距、激光测距）；按工作机理分类（结构型{电容式、电感式}、物性型{霍尔式、压电式}）；按是否有能量转换分类（能量控制型[有源型]、能量转换型[无源型]）；按输出信号的性质分类（开关型[二值型]{接触型[微动、行程、接触开关]、非接触式[光电、接近开关]}、模拟型{电阻型[电位器、电阻应变片]，电压、电流型[热电偶、光电电池]，电感、电容型[电感、电容式位置传感器]}、数字型{计数型[脉冲或方波信号+计数器]、代码型 [回转编码器、磁尺]}）。 传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系。当输入量为常量，或变化极慢时，称为静态特性；输出量对于随时间变化的输入量的响应特性，这一关系称为动态特性，这一特性取决于传感器本身及输入信号的形式。可以分为接触式环节（以刚性接触形式传递信息）、模拟环节（多数是非刚性传递信息）、数字环节。动态测量输入信号的形式通常采用正弦周期（在频域）信号和阶跃信号(在时域)。 传感器的静态特性：线性度（以一定的拟合直线作基准与校准曲线比较% 100max ??=Y L L δ）、迟滞、重复性、灵敏度（K0=△Y/△X=输出变化量/输入变化量 =k1k2···kn ）和灵敏度误差（rs=△K0/K0×100%、稳定性、静态测量不确定性、其他性能参数：温度稳定性、抗干扰稳定性。 传感器的动态特性：传递函数、频率特性（幅频特性、相频特性）、过渡函数。 0阶系统：静态灵敏度；一阶系统：静态灵敏度，时间常数；二阶系统：静态灵敏度，时间常数，阻尼比。 传感器的标定：通过各种试验建立传感器的输入量与输出量之间的关系，确定传感器在不同使用条件下的误差关系。国家标准测力机允许误差±0.001%，省、部一级计量站允许误差±0.01%，市、企业计量站允许误差±0.1%，三等标准测力机、传感器允许误差±（0.3～0.5）%，工程测试、试验装置、测试用力传感器允许误差±1%。分为静态标定和动态标定。 第二章 位 移 检 测 传 感 器 测量位移常用的传感器有电阻式、电容式、涡流式、压电式、感应同步器式、磁栅式、光电式。参量位移传感器是将被测物理量转化为电参数，即电阻、电容或电感等。发电型位移传感器是将被测物理量转换为电源性参量，如电动势、电荷等。属于能量转换型传感器，这类传感器有磁电型、压电型等。 电位计的电阻元件通常有线绕电阻、薄膜电阻、导塑料（即有机实心电位计）等。电位计结构简单，输出信号大，性能稳定，并容易实现任意函数关系。其缺点是要求输入能量大，电刷与电阻元件之间有干摩擦，容易磨损，产生噪声干扰。 线性电位计的空载特性：x K x l R R R x == ，KR----电位计的电阻灵敏度（Ω/m ）。电
光电课程设计报告
课程设计总结报告 课程名称：《光电技术》课程设计学生姓名：汤备 系别：物理与电子学院专业：电子科学与技术指导教师：徐代升 2010年07 月02日
目录 一、设计任务书 (3) 1、课题 (3) 2、目的 (3) 3、设计要求 (3) 二、实验仪器 (3) 三、设计框图及整体概述 (4) 四、各单元电路的设计方案及原理说明 (4) NE定时器构成多谐振荡器作调制电源 (5) 1、用555 NE电路结构 (5) （1）555 NE定时器组成的多谐振荡器 (5) （2）由555 （3）发射端电路 (6) LF放大器构成接收放大电路 (7) 2、用353 （1）光放大器 (7) （2）光比较放大器 (7) 五、调试过程及结果 (8) 1、调试的过程及体会 (8) 2、调试结果 (9) 六、设计、安装及调试中的体会 (9) 七、对本次课程设计的意见及建议 (9) 八、参考文献 (10) 九、附录 (10) 1、整体电路图 (10) 2、课程设计实物图 (10) 3、元器件清单 (11)
一、设计任务书 1、课题 光电报警系统设计与实现。 2、目的 本课程设计的基本目的在于巩固电子技术、光电技术、感测技术以及传感器原理等方面的理论知识，从系统角度出发，培养综合运用理论知识解决实际问题的能力，并养成严谨务实的工作作风。通过个人收集资料，系统设计，电路设计、安装与调试，课程设计报告撰写等环节，初步掌握光电系统设计方法和研发流程，逐步熟悉开展工程实践的程序和方法。 3、设计要求 （1）基本要求 NE构成占空比为0.5多谐振荡器作发光二极管的调制电源，并对参用555 LM构成比较放大器进行报警电路设计；画出所数选择进行分析说明；选用324 做实验的全部电路图，并注明参数；记录调试完成后示波器输出的各测量点电压波形。 （2）扩展要求（选做） 分析影响作用距离的因素，提出提高作用距离的措施；设想光电报警系统的应用场合，并根据不同应用提出相应电路的设计方案。如需要闪烁报警，电路如何设计？ 二、实验仪器 多功能面包板………………………………………………………………1块TDS.60MHz.1Gs s双通道数字存储波示器………………………1台1002 YB A A直流稳压电源…………………………………………………1台 17333 万用表………………………………………………………………………1台
2018南理工工程材料热成型题目
名词解释 黑色金属：铁和铁为基的合金，工业上指包括钢和铸铁在内的铁碳合金。 有色金属:又称非铁金属材料，是指除铁碳合金之外的所有金属材料。 晶体:质点按一定规律排列在一起所构成的固体材料。 非晶体：质点呈无规则的堆积在一起所构成的固体材料。 珠光体：奥氏体发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析混合物。 莱氏体：液态铁碳合金发生共晶转变所形成的奥氏体与渗碳体的共晶混合物。 共晶反应：一种液相在恒温下同时析出两种成分一定的固相的反应。` 共析反应：一种固溶体在恒温下同时析出两种成分一定的固相的反应。 淬透性：过冷奥氏体形成马氏体而不形成其他组织的能力。 淬硬性：钢淬火后所能达到的最高硬度的能力。（取决于马氏体含碳量，含碳量越高，淬硬性越好） 正火:将钢件加热至单相奥氏体区(A c3、A c1或A Ccm以上30~50°C) 保温后出炉空冷的热处理工艺。 退火:将钢件加热至适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。 等温退火:将钢加热至A c3以上30~50℃，保温后较快地冷却到A r1以下某一温度等温，使奥氏体在恒温下转变成铁素体和珠光体，然后出炉空冷的热处理工艺 等温淬火:钢在加热保温之后，迅速放入温度稍高于M s点的盐浴或碱浴中，保温足够时间，使奥氏体转变成下贝氏体后取出空冷。 淬火临界冷却速度：钢在淬火时过冷奥氏体全部发生马氏体转变的最小冷却速度。奥氏体：碳溶解在γ-Fe中的间隙固溶体。 过冷奥氏体:冷却到A r1以下并未立即转变其他组织，存在于临界温度以下的奥氏体。 残余奥氏体:有一部分奥氏体未转变而被保留下来，这部分残存下来的奥氏体称为残余奥氏体。 调质处理:指淬火与高温回火结合的热处理方法。 变质处理:有目的地向液态金属中加入某些变质剂，以细化晶粒和改善组织，达到提高材料性能的目的。 时效强化：固溶处理后的过饱和固溶体，在室温下放置或低温加热一段时间后，
南京理工大学材料科学与工程学院研究生国家奖学金评审实施
南京理工大学材料科学与工程学院研究生国家奖学金评审实施办法（试行）（201509修订） 研究生国家奖学金是国家面向优秀研究生设立的最高荣誉奖项，是发展中国特色研究生教育、促进研究生培养机制改革、提高研究生培养质量的重要举措。根据《省财政厅省教育厅关于印发<江苏省普通高校研究生国家奖学金管理暂行办法>的通知》（苏财规[2012]35号）和《省教育厅关于切实做好2012年普通高校研究生国家奖学金工作的通知》（苏教助函[2012]64号）文件的精神，结合我院实际，特制定本办法。 一、评审机构 学院成立由院长、书记、分管研究生副院长、副书记、研究生教务员、研究生辅导员、导师代表、学生代表组成的研究生国家奖学金评审组，对研究生国家奖学金的等级进行评定。 二、奖励标准 博士研究生国家奖学金奖励标准为每生每年3万元，硕士研究生国家奖学金奖励标准为每生每年2万元。 三、参评对象及条件 1、参评对象：学校文件规定的可参选人员，包括新生，但必须有科研成果（论文、专利、获奖），且南京理工大学为第一完成单位。 2、评选条件 （一）申请人基本条件： 1）热爱社会主义祖国，拥护中国共产党的领导； 2）遵守宪法和法律，遵守高等学校规章制度； 3）诚实守信，道德品质优良； 4）学习成绩优异，科研能力显著，发展潜力突出。 （二）申请人基本标准： 1）学习成绩无补考课程； 2）博士生至少以第一作者身份公开发表1篇学校科研部门认可的SCI论文，或者在本专业研究领域具有同等贡献；硕士生应有一定的科研成果，在社会实践、科技创新、学术活动等方面表现优秀。研究生国家奖学金的科研成果认定时间为申请人自入学起至参加评审截止日期前，曾经获得国家奖学金的研究生再次申
光电检测技术知识点总结
1、光电效应应按部位不同分为内光电效应和外光电效应，内光电效应包括（光电导）和（光生伏特效应）。 2、真空光电器件是一种基于（外光电）效应的器件，它包括（光电管）和（光电倍增管）。结构特点是有一个真空管，其他元件都放在真空管中 3、光电导器件是基于半导体材料的（光电导）效应制成的，最典型的光电导器件是（光敏电阻）。 4、硅光电二极管在反偏置条件下的工作模式为（光电导），在零偏置条件下的工作模式为（光生伏特模式）。 5、变象管是一种能把各种（不可见）辐射图像转换成为可见光图像的真空光电成像器件。 6、固体成像器件（CCD）主要有两大类，一类是电荷耦合器件（CCD），另一类是（SSPD）。CCD电荷转移通道主要有：一是SCCD（表面沟道电荷耦合器件）是电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面传输；二是BCCD 称为体内沟道或埋沟道电荷耦合器件，电荷包存储在离半导体表面一定深度的体内，并沿着半导体内一定方向传输 7、光电技术室（光子技术）和（电子技术）相结合而形成的一门技术。 8、场致发光有（粉末、薄膜和结型三种形态。 9、常用的光电阴极有正电子亲合势光电阴极（PEA）和负电子亲合势光电阴极（NEA），正电子亲和势材料光电阴极有哪些（Ag-O-Cs,单碱锑化物，多碱锑化物）。 10、根据衬底材料的不同，硅光电二极管可分为（2DU）型和（2CU）型两种。 11、像增强器是一种能把微弱图像增强到可以使人眼直接观察的真空光电成像器件，因此也称为（微光管）。 12、光导纤维简称光纤，光纤有（纤芯）、（包层）及（外套）组成。 13、光源按光波在时间，空间上的相位特征可分为（相干）和（非相干）光源。 14、光纤的色散有材料色散、（波导色散）和（多模色散）。 15、光纤面板按传像性能分为（普通OFP）、（变放大率的锥形OFP）和（传递倒像的扭像器）。 16、光纤的数值孔径表达式为，它是光纤的一个基本参数、它反映了光纤的（集光）能力，决定了能被传播的光束的半孔径角 17、真空光电器件是基于（外光电）效应的光电探测器，他的结构特点是有一个（真空管），其他元件都置于（真空管）。 18、根据衬底材料的不同，硅光电电池可分为2DR（以P型硅作基底）型和（2CR）型两种。 19、根据衬底材料的不同，硅光点二、三级管可分为2CU和2DU、3CU和3DU 20、为了从数量上描述人眼对各种波长辐射能的相对敏感度，引入视见函数V（f）, 视见函数有（明视见函数）和（暗视见函数）。 21、PMT由哪几部分组成？入射窗口D、光子阴极、电子光学系统、电子倍增系统和光电阳极。 22、电子光学系统的作用是：（1）是光阳极发射的光电子尽可能全部汇聚到第一倍增级上，而将其他部的杂散热电子散射掉，提高信噪比。（2）使阴极面上各处发射的光电子在电子学系统的中渡越时间尽可能相等 1．光子透过入射窗口入射在光电阴极K上 2．光电阴极K受光照激发，表面发射光电子 3．光电子被电子光学系统加速和聚焦后入射到第一倍增极D1上，将 发射出比入射电子数更多的二次电子。入射电子经N级倍增后， 光电子数就放大N次. 4．经过倍增后的二次电子由阳极P收集起来，形成阳极光电流I p，在负载R L上产生信号电压0。 22、PMT的倍增极结构有几种形式个有什么特点？ （1）鼠笼式：特点结构紧凑，时间响应快。（2）盒栅式：特点光电子收集率高，均匀性和稳定性较好，但时间响应稍慢些。（4）百叶窗式，特点：管子均匀性好，输出电流大并且稳定，响应时间较慢。（5）近贴栅网式，特点：极好的均匀性和脉冲线性，抗磁场影响能力强。（6）微通道板式，特点：响应速度快，抗磁场干扰能力强，线性好23、什么是二次电子？并说明二次电子发射过程的三个阶段是什么？光电子发射过程的三步骤？ 答：当具有足够动能的电子轰击倍增极材料时，倍增极表面将发射新的电子。称入射的电子为一次电子，从倍增极表面发射的电子为二次电子。 二次电子发射3阶段：（1）材料吸收一次电子的能量，激发体内电子到高能态，这些受激电子称为内二次电子。 （2）内二次电子中初速指向表面的那部分像表面运动。（3）到达界面的内二次电子能量大于表面垒的电子发射到真空中成为二次电子。 光电子发射过程的三步骤：(1) 物体吸收光子后体内的电子被激发到高能态；(2) 被激发电子向表面运动，在运动中因碰撞损失部分能量；(3) 克服表面势垒逸出金属表面。 24、简述Si-PIN光电二极管的结构特点，并说明Si-PIN管的频率特性为什么比普通光电二极管好？p69 25、简述常用像增强器的类型？并指出什么是第一、第二和第三代像增强器，第四代像增强器在在第三代基础上突破
光电探测实验报告
光电探测技术 实验报告 班级：10050341 学号：05 姓名：解娴
实验一光敏电阻特性实验 一、实验目的 1.了解一些常见的光敏电阻的器件的类型； 2.了解光敏电阻的基本特性； 3.测量不同偏置电压下的光敏电阻的电压与电流，并作出V/A曲线。 二、实验原理 伏安特性显示出光敏电阻与外光电效应光电元件间的基本差别。这种差别是当增加电压时，光敏电阻的光电流没有饱和现象，因此，它的灵敏度正比于外加电压。 光敏电阻与外光电效应光电元件不同，具有非线性的光照特性。各种光敏电阻的非线性程度都是各不相同的。 大多数场合证明，各种光敏电阻均存在着分析关系。这一关系为 式中，K为比例系数；是永远小于1的分数。 光电流的增长落后于光通量的增长，即当光通量增加时，光敏电阻的积分灵敏度下降。 这样的光照特性，使得解算许多要求光电流与光强间必需保持正比关系的问题时不能利用光敏电阻。 光照的非线性特性并不是一切光敏半导体都必有的。目前已有就像真空光电管—样，它的光电流随光通量线性增大的光敏电阻的实验室试样。光敏电阻的积分灵敏度非常大，最近研究出的硒—鎘光敏电阻达到12A／lm，这比普通锑、铯真空光电管的灵敏度高120，000倍。
三、实验步骤 1、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流 按照图1接线，电源可从+2V～+8V间选用，分别在暗光和正常环境光照下测出输出电压V暗和V亮。则暗电流L暗=V暗/RL,亮电流L亮=V亮/RL，亮电流与暗电流之差称为光电流，光电流越大则灵敏度越高。 2、伏安特性 光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系即为伏安特性。按照图1接线，分别测得偏压为2V、4V、6V、8V、10V时的光电流，并尝试高照度光源的光强，测得给定偏压时光强度的提高与光电流增大的情况。将所测得的结果 填入表格并做出V/I曲线。 图1光敏电阻的测量电路 偏压2V4V6V8V10V12V 光电阻I 四、实验数据 实验数据记录如下： 光电流： E/V246810 U/V0.090.210.320.430.56 I/uA1427.54255.270.5 暗电流：0.5uA 实验数据处理：
2019年华南理工大学材料科学与工程(材料科学)考研经验贴
2019年华南理工大学材料科学与工程（材料科学）考研经验 贴 文章比较长，废话就不多说了，直接上干货！希望对你有帮助！ 一、学习方法 在考研的过程中，最重要的是找到适合自己的学习方法。我认为学习方法主要从以下三个方面不断改善： 1.优秀的老师：公共课主要是看网课来复习，老师的讲课对我们思维方式的影响很大，所以选择合适的课程至关重要。前期可以通过网课去找感觉。 2.好的伙伴：可以找和自己水平差距不大，目标院校也相近的考研伙伴，好的伙伴会产生积极的影响。前期建议一个人去学习，后期可以去找一个伙伴。 3.优秀的自己：总的来说考研是自己的事情，如果你想冲击名校，就要敢于承受常人所不能承受的压力。所以每天该付出多少心里还是应该有个数的。梦想注定是孤独的旅行，这句话绝不是说说而已，备考过程中希望你能无数次的感动自己。 二、学习效率 如何提高效率，有以下几点： 1.学习时长应该慢慢增加，考研更像是马拉松，前期发力过猛，容易后劲不足，平稳递进才是取胜之道。 2.要注意休息，不然效率会降低不少。 3.善于寻找自己的兴奋点，尽可能的调整自己的兴奋点，使之考
研时间相匹配。 三、公共课复习（复习方法有很多，在此只分享一下我的方法） 1.数学（二）：高数基础好的可以跟着张宇走，基础一般的建议跟着汤家凤老师从基础班开始，逐渐拔高。 2.政治：前期的复习可以试试任燕翔老师，我个人非常喜欢他的讲课方式。生动有趣，却又让人很容易理解，把政治讲活了。如果试听觉得不适合可以选择别的老师。最后背的时候一定要信任肖大大！ 3.英语：基础不好，只求过线的同学，推荐一些老师的保命班和作文班。 8月份之前 专业课：一般是材科材科基跟热处理，两本书的差别不大，建议都看一遍，理解透 英语：每天可以背些单词，恋恋有词：全是考研词汇，新东方出的很不错 如果感觉自己的精力比较充沛，可以尝试着每天做一篇阅读理解，并认真的看完解析，解析的话建议看黄皮书（张健的） 数学：课本肯定是要过一遍的，课本上的题目，如果基础好，建议选做；基础不是很理想的，建议地毯式轰炸。 资料的话，李永乐的全书跟线代讲义，张宇的十八讲是必备的，都有视频。高数建议选张宇或者汤家凤，线代李永乐。 政治：后期的肖四押题还可以，背完四套卷60分往上问题不大。建议先不要复习。如果真的不放心，就去一直播找任燕翔，他的马原
光电检测常用光源及其参数
光电检测技术调研报告 光电检测常用光源及其参数 班级：光电工程142 学号：2014032082 姓名：王和远 2017年3月24日
目录 摘要 (1) 正文 (1) 光源的分类 (1) 光源的特性参数 (1) 辐射效率 (1) 发光效率 (1) 光谱功率 (1) 空间光强分布 (2) 光源的颜色 (2) 光源的色温 (3) 光电检测常用光源 (3) 热辐射源 (3) 气体放电光源 (3) 固体发光光源 (3) 激光器 (4) 总结 (4)
摘要 由于生产技术的发展和对产品质量的保证，对产品进行检测就成了一个重要的环节，光电检测则是其中比较常见的手段之一。在光电检测中，光源的选择当然是关键的一个环节。选取光源，则必须了解和熟悉其参数，才能选出好的、适合的光源。可以说，光源的选择是光电检测中至关重要的一环。 正文 光源的分类 光源是能产生光辐射的辐射源。天然光源是自然界中存在的，恒星（太阳）等；人造光源是人为将各种形式的能量（热能、电能、化学能）转化成光辐射的器件，其中利用电能产生光辐射的器件称为电光源。在光电检测系统中，电光源是最常用的光源。 按照光波在时间、空间上的相位特征可分为相干光源和非相干光源；按照发光机理可以分为热辐射光源、气体发光光源、固体发光光源和激光器光源。 光源的特性参数 辐射效率 在给定λ1~λ2波长范围内，某一辐射源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需的电功率之比。 发光效率 某一光源所发射的光通量与产生这些光通量所需的电功率之比。 光谱功率 分布四种情况
在选择光源时，它的光谱功率分布应由测量对象的要求来决定。在目视光学系统中，一般采用可见光谱辐射比较丰富的光源。对于彩色摄像用光源，应采用类似于日光色的光源，如卤钨灯、氙灯等。在紫外分光光度计中，通常使用氘灯、汞氙灯等紫外辐射较强的光源。 空间光强分布 常用发光强度矢量和发光强度曲线来描述光源的这种空间光强分布特性。在空间某一截面上，自原点向各径向取矢量，矢量的长度与该方向的发光强度成正比，称其为发光强度矢量；将各矢量的端点连起来，就得到光源在该截面上的发光强度分布曲线，也称配光曲线。 光源的颜色 包含了色表和显色性两方面的含义。用眼睛直接观察光源时所看到的颜色称为光源的色表；当用这种光源照射物体时，物体呈现的颜色（也就是物体反射光在人眼内产生的颜色感觉）与该物体在完全辐射体照射下所呈现的颜色的一致性，称为该光源的显色性。 光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性，通常叫做显色指数（Ra）。显色性是指事物的真实颜色（其自身的色泽）与某一标准光源下所显示的颜色的关系。Ra值的确定，是将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源和被测试光源下做比较，色差越小的则表明被测光源
材料科学与工程(材料学院)-南京理工大学研究生院
南京理工大学研究生培养方案 材 料 学 院 分册 南京理工大学研究生院二〇一四年九月
目录 1、博士研究生培养方案 材料科学与工程 (2) 2、学术型硕士研究生培养方案 材料科学与工程（材料科学与工程学院） (11) 3、全日制专业学位硕士研究生培养方案 材料工程（材料学院） (18) 4、来华留学生培养方案 Doctoral Program in Materials Science and Engineering (25) Master Program in Materials Science and Engineering (27)
博士 研究生培养方案
材料科学与工程 Materials Science and Engineering （学科代码：0805） 一、学科简介 我校材料科学与工程一级学科涵盖材料物理与化学、材料学、材料加工工程三个二级学科。1981年首批获得博士学位授予权并设立博士后流动站，2000年获批材料科学与工程一级学科博士点，2002年材料学被评为江苏省唯一的材料学国家重点学科。材料科学与工程是江苏省重点一级学科，2011年获“985”优势学科创新平台和江苏高校优势学科建设工程立项支持，2012年被评为工业与信息化部重点学科。2012年引进纳米材料创始人、德国科学院前副院长格莱特院士，成立“格莱特纳米科技研究所”, 打造世界一流纳米材料与技术研究团队和研究基地。“先进微纳米材料及装备”协同创新中心2013年首批进入江苏高校协同创新中心。 二、培养目标 本学科博士学位获得者应遵纪守法、品德良好，身心健康；学风严谨，具有强烈的科学探索精神和高度的社会责任感和终身学习的能力。 本学科博士学位获得者应掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，了解学科的发展方向及国内外研究前沿，并熟练掌握一门外语；能够独立地、创造性地从事科学研究工作，具有主持较大型科研、技术开发及工程项目的能力，能够胜任高等院校、科研院所等的教学、科研或技术管理等工作的高层次创新性人才。 三、研究方向 1．新型金属及复合材料 2．纳米材料与技术 3．先进功能材料（光、电、磁等） 4．新能源材料 5．生物材料 6．无机非金属材料 7．材料表面工程 8．先进材料加工技术 9．材料连接与控制 四、学制和学分 全日制博士研究生学制实行以4年制为主的弹性学制，总学分≧18学分。
光电探测与信号处理期末复习资料总结
一、主要的光源（1）1、热辐射源 太阳白炽灯2、气体放电光源 汞灯 氙灯 空心极灯 氘灯 利用气体放电原理制成的光源称为气体放电光源。制作时在灯中充入发光用的气体，如氢、氦、氘、氙、氪等，或金属蒸气，如汞、镉、钠、铟、铊、镝等。在电场作用下激励出电子和离子，气体变成导电体。当离子向阴极、电子向阳极运动时，从电场中得到能量，当它们与气体原子或分子碰撞时会激励出新的电子和离子。由于这一过程中有些内层电子会跃迁到高能级，引起原子的激发，受激原子回到低能级时就会发射出可见辐射或紫外、红外辐射。这样的发光机制被称为气体放电原理。 气体放电光源具有下列共同的特点：（1）发光效率高。比同瓦数的白炽灯发光效率高2~10倍，因此具有节能的特点；（2）结构紧凑。由于不靠灯丝本身发光，电极可以做得牢固紧凑，耐震、抗冲击；（3）寿命长。一般比白炽灯寿命长2~10倍；（4）光色适应性强，可在很大范围内变化。 3、固体发光源 场致发光:固体在电场的作用下将电能直接转换为光能的发光现象，也称电致发光,其有三种形态：粉末场致发光源薄膜场致发光源结型场致发光源（二极管）LED 的特性参数 (1)量子效率。发光二极管一般用量子效率来 表示 表征器件这一性能的 参数就是外量子效率，表示如下，其中， NT 为器件射出的光子数。 4、激光器 1.气体激光器：氦-氖激光器、 氩离子激光器、 二氧化碳激光器2.固体激光器3.染料激光器 4.半导体激光器 （2）光源的颜色 光源的颜色包含了两方面的含义，即色表和显色性。 色表：用眼睛直接观察光源时所看到的颜色，称为光源的色表。 显色性：当用这种光源照射物体时，物体呈现的颜色与该物体在完全辐射体照射下所呈现的颜色的一致性，称为该光源的显色性。光源选择的基本要求：光源发光强度，稳定性及其它方面的要求；光源发光光谱特性的要求。二、光电二极管1、正常运用时，光电二极管要加反向电压，Rsh 很大，Rs 很小，所以图b 中的V 、Rsh 、Rs 都可以不计，因而有图c 的形式；图d 又是从图c 简化来的，因为Cf 很小，除了高频情况要考虑它的分流作用外，在低频情况下，它的阻抗很大，可不计。因此多用图d 和图c 两种 ）（ev Eg 1.24 c =λ，截止波长 2、主要的光电二极管 1、PN 光电二极管 2、PIN 光电二极管 3、雪崩光电二极管(APD) 3、PN 光电二极管工作原理：入射光从P 侧进入，在耗尽区，光吸收产生电子－空穴对，在内建电场作用下分别向左右两侧运动，产生光电流。4 5、量子效率：入射光功率Pin 中含有大量光子，能转换为光电流的光子数和入射总光子数之比称为量子效