 |
 |
 |
 |
глава Ш
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
Фотоэлементы широко распространены в различных областях народного хозяйства, науки и техники и являются неотъемлемой частью каждой киноустановки. Фотоэлементы применяются для преобразования световой энергии в электрическую.
В зависимости от принципа действия различают три группы фотоэлементов:
электровакуумные - основанные на фотоэлектронной эмиссии;
фоторезисторы -основанные на внутреннем фотоэлектрическом эффекте;
полупроводниковые - основанные на фотогальваническом эффекте.
§ 13. Электровакуумные фотоэлементы и фотоэлектронные
умножителе
Фотоэлементы. Фотоэлементы работают на принципе фотоэлектронной эмиссии. Фотоэлектронной эмиссией называется процесс выхода электронов из твердых или жидких тел под действием света. Фотоэлектронная эмиссия была исследована в 1887-1889 гг. профессором Московского университета А. Г. Столетовым, который открыл ее основной закон и создал первые фотоэлементы.
Если в вакууме на металлическую пластинку, покрытую светочувствительным слоем, направить световой поток, то из поверхности светочувствительного слоя будут выходить электроны. Расположим в непосредственной близости от поверхности светочувствительного слоя положительно заряженный электрод (рис. 32). Очевидно, что электроны, вылетающие из светочувствительного слоя, будут притягиваться этим электродом, создавая во внешней цепи ток.
На виод усилителя
Электрод, способный под действием света излучать электроды, называется фотоэлектронным катодом, или катодом фотоэлемента. Положительно заряженный электрод, к которому притягиваются электроны, называется анодом фотоэлемента.
Для использования энергии возникающего тока в цепь фотоэлемента включают резистор нагрузки i?a (активное сопротивление), на котором происходит некоторое падение напряжения.
Сагласно основному закону фотоэлектронной эмиссии величи-.ца тока в цепи фотоэлемента пропорциональна падаю-щему световому потоку. Если падающий световой поток будет изменяться, на Ra будет создаваться пульсирующее падение напряжения, переменную составляющую которого подводят к входу усилителя. В промышленных типах фотоэлементов сурьмяно-цезиевый или кислородно-цезиевый катод наносят на часть внутренней поверхности стеклянной колбы, а анод выполняют в виде кольца или пластинки, которую размещают так, чтобы она не препятствовала попаданию светового потока на катод (рис. 33).
Из колбы тщательно откачивают воздух, а для возможности быстрого и правильного включения в схему к колбе приклеивают цоколь с токоподводящими контактами или металлические цилиндры, соединенные с выводами анода и катода. Иногда внутреннее пространство колбы заполняют разреженным инертным газом- аргоном. Электровакуумные фотоэлементы с высоким вакуумом называются электронными, а ть1, наполненные газом, - ионными.
Рис. 32. Принцип действия электровакуумного фотоэлемента:
/ - анод, г -электроны, 3 - стеклянная колба, 4 - безвоздушное пространство, 5 - фотоэлектронный катод, 6 - световой поток
Рис. 33. Устройство электровакуумного фотоэлемента:
/ - стеклянная колба, 2-фотоэлектронный катод, 3 - анод, 4 - прозрачное окно, 5 - вывод фотоэлектронного катода, 6 - вывод анода, 7 - условное обозначение ионного фотоэлементэ, 8 - условное обозначение электронного фотоэлемента, А - анод, К - катод
фотоэлемен-
в ионных фотоэлементах электроны, вылетающие из катода, при своем полете к аноду ионизируют инертный газ, в результате чего появляются дополнительные электроны, которые тоже оЧетят к аноду. Этот процесс увеличивает чувствительность фотоэлемента, но в то же время ухудшает его частотную характеристику.
Чувствительностью фотоэлемента называется величина, показывающая, какой ток дает фотоэлемент при световом потоке в 1 люмен {лм). Чувствительность измеряется в мка/лм.
Фотоэлектронные умножители. Устройство. Электронные и ионные фотоэлементы имеют сравнительно малую чувствительность, поэтому был разработан новый тип фотоэлектрического прибора-однокаскадный фотоэлектронный умножитель (рис. 34), который обладает значительно большей чувствительностью и может работать при сравнительно невысоких питающих напряжениях.
При изготовлении фотоэлектронного умножителя на внутренней поверхности стеклянной колбы с помощью распылителя соз-
а Вход усилителя
Рис. 34. Фотоэлектронный умножитель:
а - устройство, б - схема включения, в - условное обозначение, I - анод.
2 - фотоэлектронный катод, 3 - вторично-электронный катод, * - распылитель, 5 - вторичные электроны, 6 - световой поток
дают два самостоятельных, изолированных друг от друга светочувствительных слоя. Светочувствительный слой большего размера является фотоэлектронным катодом, а меньшего размера - вторично-электронным катодом, или эмиттером. Анод выполняется в виде кольца или редкой сетки, расположенной на расстоянии 4-5 mi от вторично-электронного катода (рис. 34, а).
Принцип действия. Фотоэлектронный умножитель работает на принципе фотоэлектронной и вторичной электронной эмиссии.
Вторичной эмиссией называется выход электронов из поверхности металлов под ударами падающих на эту поверхность электронов. Падающие на поверхность электроны называются первичными, а выходящие- вторичными. Каждый
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100