Проблемы окружающей среды

Детекторы излучения.

где Nф - число падающих на детектор за 1с фотонов;

- энергия фотона.

прямая относительность Nф, имеем

3.3.4.

Чувствительность детектора будет:

3.3.5.

где К - коэффициент пропорциональности;

- квантовый выход.

Отсюда 3.3.6.

где

На рисунке 3.3.2. дан график этого отклонения. Для сравнения в той же системе координат приведен относительный отклик теплового детектора. Отметим, что чувствительность теплового детектора не зависит от длины волны и меньше, чем чувствительность фотонного детектора в диапазоне длин волн, близких и .

рис. 3.3.2 Идеальные отклики теплового и фотонного детекторов.

Вообще, как уже говорилось, максимум чувствительности фотонного детектора больше и быстрота реакции выше, чем у теплового.

Чтобы покрыть широкую полосу длин волн, обычно необходимо несколько различных фотонных детекторов, поскольку они не могут обнаруживать излучение за пределами своих собственных пороговых длин волн. Кроме того, по мере того, как длина волны уменьшается, чувственность данного фотонного детектора снижается до такой величины, что обычно используются детекторы с более низкими значениями . Кристаллические материалы, которые часто используются для изготовления детекторов - это кремний, сульфид свинца, антимонит индия, ртутно-кадмиевый теллурий, свинцово-словянный теллурий и германий легированный ртутью или золотом. Чтобы выбрать детектор для данного диапазона длин волн, необходимо знать критерий качества датчика. Аналитик данных дистанционного зондирования должен хорошо знать чувствительность и характеристику шума применяемых детекторов, т.к. это необходимо при выборе процедуры анализа данных, которые будут хорошо работать, несмотря на присутствие шума.

Хорошо, если этот критерий качества относительно прост для измерений и зависит только от материалов, из которого изготовлен детектор, а не от его размеров. Качество детектора определяют две основные характеристики: чувствительность детектора, т.е. величина его отклика, и генерируемый им внутренний шум. Первая характеристика количественная, определяется предыдущим уравнением Rф. Последняя шум нежелательный сигнал, генерируемый внутри детектора из-за термически возбужденных, случайно генерируемых носителей зарядов. Количественно, внутренний шум выражается в терминах мощности, эквивалентной шуму (МЭШ) детектора, определяемой как мощность, необходимая для получения отношения сигнал-шум детектора, равного 1. Поскольку обычно мы хотим, чтобы по мере улучшения детектора, критерий качества увеличивался, вводится другой символ - Д, обозначающий величину обратную МЭШ.

Для многих детекторов величина МЭШ пропорциональна квадратному корню из площади, но как отмечено выше, желательно, чтобы критерий качества не зависел от площади детектора. Поскольку определяем способность к обнаружению обозначенную Д*, как

3.3.7.

где А - площадь детектора.

Д* зависит от длины волны, ; электрической полосы частот, ВW; регистрирующей системы, подсоединенной к детектору и частоты работы, d, объединенных с детектором системой оптической обработки и усиления электрических сигналов.

Тогда способность к обнаружению в функциональной форме выглядит так: Д*=Д*(d, ,B, W). После зрения иногда также определяется (обычно 2Пср).

Фотонные детекторы должны работать и при температурах, значительно более низких, чем действительная радиационная температура объекта, излучение которого они обнаруживают. Это необходимо для того, чтобы термически индуцируемый, внутренне генерируемый шум детектора сделать существенно ниже действительной радиационной температуры сигнала. В ближней и средней ИК областях спектра обычно нет необходимости охлаждать детекторы до температуры ниже температуры окружающей Среды, поскольку наблюдаемая радиационная температура Солнца, которое является источником отраженной энергии, преобладающей в этой части спектра, гораздо выше температуры самого детектора.

Однако в дальней области спектра действительная радиационная температура объекта примерно равна температуре окружающей Среды и шумовой температуре детектора, поэтому детектор необходимо охлаждать до температуры значительно более низкой, чем окружающая Среда. В качестве охладителя часто используют жидкий азот, поскольку он более доступен. Охлажденные жидким азотом детекторы работают приблизительно при температуре 77 К. Перейти на страницу: 1 2 3

Интересное по теме

Биосфера и её структура Существуют два основных определения понятия биосфера», одно из которых известно со времени появления в науке данного термина. Это понимание биосферы как совокупности всех живых и неживых организмов на Земле. Ученик Докучаева, создателя уче ...

Воздействие целлюлозно-бумажной промышленности на окружающую среду. Природосберегающие технологии Целлюлозно-бумажная промышленность относится к ведущим отраслям народного хозяйства, так как Россия располагает огромными лесосырьевыми ресурсами. Кроме того велика потребность в продукции этой отрасли, как в России, так и за рубежом, и эт ...