Конструкция ФЭ, разумеется, включает в себя ФК. Их изготавливают или напылением на внутреннюю поверхность стеклянной колбы, или на массивную плоскую металлическую подложку. Для увеличения r и повышения временного разрешения ФК формируется на проводящей подложке, представляющей собой тонкую плёнку металла на стекле колбы или массивную металлическую плоскую подложку.
Анод для повышения обзора фотоэлементом размещается обычно вне зоны падения пучка света на ФК. При этом последний может собирать не все эммитированные электроны. Часть их оседает на стекле колбы. Но если энергия их достаточно велика, то это сопровождается эмиссией вторичных электронов, которые также собираются анодом.
Для обработанных Cs стёкол коэффициент вторичной эмиссии >1 при U=35В-3,5кВ. Во многих конструкциях (в частности, ФЭК) окно граничит с сетчатым анодом. Конструкции анодов выполняются в виде металлических стержней, пластин, цилиндров.
При малых освещённостях актуальна хорошая изоляция выводов. Утечка должна быть минимальная - до 10-7-10-8 А. Для этого:
а) уменьшают размеры выводов катода и анода;
б) располагают их с противоположных сторон;
в) врезают охранное кольцо, перерезающее колбу ФЭ и располагающееся между электродами (Ф-1, Ф-4,10).
Для измерения лазерных УКИ из-за недостаточной чувствительности регистрирующей аппаратуры необходимо получать в импульсе большие значения тока (1-100А). Темновой ток при этом 10-14-10-10А. Это приборы типа ФЭК.
Для высокой линейности при больших токовых нагрузках в ФЭК’ах ФК делают на массивных металлических подложках. Конструктивно ФЭК’и выполнены с бипланарной системой электродов или в виде отрезков коаксиальных или полосковых линий с выровненным вдоль длины волновым сопротивлением. Но добиться полного согласования в цепи нагрузки не удаётся. Поэтому стремятся до предела уменьшить влияние элементов, влияющих на временное разрешение. Так, для уменьшения индуктивности выводов электродов вывод анода делают в виде кольца, вваренного в колбу. Вывод катода делается по возможности короче, а в некоторых конструкциях им является металлический диск (подложка ФК), непосредственного граничащий с атмосферой.
Для уменьшения напряжения насыщения ФЭ при заданном фототоке и влияющего на временное разрешение времени пролёта электронов между электродами анод выполняют в виде мелкоструктурной сетки, располагающейся как можно ближе к катоду. Для уменьшения межэлектродной ёмкости площадь ФК иногда уменьшает, но это сразу уменьшает и чувствительность, и максимум амплитуды тока. Основными параметрами ФЭ являются следующие:
а) ВАХ: в начале имеет отрицательный участок из-за интегрального характера спектра. При возрастании U при полной засветке ток растёт и на этом участке закон примерно такой:
Sк - площадь катода, l - расстояние между электродами. Далее следует участок нормальной работы ФЭ. Собираются все - первичные и вторичные электроны. Фототок не насыщен и пропорционален потоку. Дальнейшее увеличение питания не увеличивает фототок. При малом значении DW
Io - минимальный (темновой) ток; m - коэффициент, определяющий электронооптические свойства ФК.
б) Световая характеристика - зависимость I(En). Вакуумные элементы отличаются большим диапазоном линейности световой характеристики. При малых длительностях можно получать многократные изменения чувствительности.
в) Линейность световых характеристик. В режиме непрерывного облучения верхняя граница линейности не превышает 10-4А и ни чем не может быть изменена. В импульсном режиме облучения увеличением U можно поднять эту границу до десятков А. Линейность характеристики обеспечивается зависимостью коэффициента линейности Кл от фототока:
S1, S2 – чувствительность; I1, I2 - фототоки при освещении потоками E1 и E2.
С увеличением длительности импульса (сигнала) Кл, как правило, падает из-за эффекта «утомления» ФК.
г) Временное разрешение ФЭ. Определяется процессами, связанными со временем пролёта фотоэлектронов до анода и переходными процессами в цепях измерительных (ФЭ-нагрузка) и питания фотоэлемента.
Время между актом фотоионизации и вылетом электрона с катода порядка 10-14с. Время пролёта в плоском диоде без пространственного заряда
U = UА-К. Для ФЭ с l = 3 мм, U = 2000 В следует, что t = 2,210-10 с, Е - напр. поля м/у А и К.
Если импульсная характеристика системы регистрации и сам световой импульс имеют гауссовские формы, то оценка суммарного сигнала на выходе системы будет
t = (t12 - t22 - t32)1/2,
t1 - длительность измеряемого импульса, t2, t3 - разрешающая способность ФП и измерительной цепи соответственно.
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 78 | Нарушение авторских прав