半导体探测器(semiconductor detector)是以半导体材料为探测介质的辐射探测器。最通用的半导体材料是锗和硅,其基本原理与气体电离室相类似。半导体探测器发现较晚,1949年麦凯(K.G.McKay)首次用α 射线照射PN结二极管观察到输出信号。5O年代初由于晶体管问世后,晶体管电子学的发展促进了半导体技术的发展。半导体探测器有两个电极,加有一定的偏压。当入射粒子进入半导体探测器的灵敏区时,即产生电子-空穴对。在两极加上电压后,电荷载流子就向两极作漂移运动﹐收集电极上会感应出电荷,从而在外电路形成信号脉冲。但在半导体探测器中,入射粒子产生一个电子-空穴对所需消耗的平均能量为气体电离室产生一个离子对所需消耗的十分之一左右,因此半导体探测器比闪烁计数器和气体电离探测器的能量分辨率好得多。半导体探测器的灵敏区应是接近理想的半导体材料,而实际上一般的半导体材料都有较高的杂质浓度,必须对杂质进行补偿或提高半导体单晶的纯度。通常使用的半导体探测器主要有结型、面垒型、锂漂移型和高纯锗等几种类型(下图由左至右)。金硅面垒型探测器1958年首次出现,锂漂移型探测器60年代初研制成功,同轴型高纯锗(HPGe)探测器和高阻硅探测器等主要用于能量测量和时间的探测器陆续投入使用,半导体探测器得到迅速的发展和广泛应用。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/12/200912291643_192752_1615922_3.jpg[/img]
分享一篇关于低真空SEM技术的文献。《电子显微学报》2023年4月,第42卷第2期低真空扫描电子显微镜对含水、含气以及不导电样品等的表征方面有着重要应用。国仪量子公司团队基于电子轨迹追踪模拟和粒子碰撞蒙特卡洛模拟,对低真空信号探测器的工作过程进行仿真和实测,分析了探测器在不同位置和气压大小对收集效率的影响。根据模型所预测的探测电流的大致范围同实测探测电流较为一致。同时仿真分析的结果表明,空间中不同区域的放电强度有较大区别,局部区域的雪崩倍增剧烈程度与该区域的电场强度成正相关。这对探测器的形状和位置布局设计具有显著的指导意义。
电离室ionization chamber 由处于不同电位的电极和限定在电极之间的气体组成,通过收集因辐射在气体中产生的电子或离子运动而产生的电讯号来定量测量电离辐射的探测器。 分为脉冲电离室和电流电离室,前者可记录单个辐射粒子的电离辐射,主要用于重带电粒子的能量和注量或注量率的测量,后者则用来记录大量辐射产生的平均效应,用于测量X射线,γ光子束,β射线和中子束的注量、注量率和剂量。 是一种核辐射探测元件。一般为圆柱形,电离室中间有一个柱状电极,它与外壳构成一个电容器。在电离室的两极加上电压,可以收集放射性射线作用产生的电离电流。根据电离电流的大小可以确定放射性活度。按照被测射线种类不同,电离室可分为α电离室、β电离室和γ电离室。[1] 一种最早的测量核辐射的气体电离探测器之一,早在191—1914年间,就用它成功地发现了宇宙线.最简单的电离室由两块平行板构成,一块接几百至几千伏正高压,一块通过电阻接地.当带电粒子经过时,使两板之间气体电离,正离子飞向阴极,电子飞向阳极.两板上产生感应电荷,在接地的电阻上就形成一脉冲信号.由于电子飞行速度比离子要大三个量级,电子将快速到达阳极,在到达前,由于是正反离子对共同贡献,脉冲上升,随着电子减少和离子被阴极吸收,脉冲慢慢下降,直到正离子被吸收.由此可见,电离室相当于简单的放电线路,不同的电离室就是选择不同的值iPiP设计出来的.如果离子收集时间为+(约为103C秒),电子的]收集时间为-(约为106+C秒),当取时,为离子脉冲H]iP]电离室,它收集了全部电子和离子,可以用它来测量带电粒子的能量.当取-<<+时为电子电离室,它比较快,可]iP]以用来测量带电粒子的强度.但由于它的脉冲辐度与离子对产生地点有关,不能直接用它来测能量.为了把电离室做得又快又能测能量,人们把它改进成屏栅电离室,可以在重离子物理中测量重带电粒子能量并鉴别粒子,也可改进为圆柱形脉冲电离室,既可测能量,又可作记数器.[编辑本段]正文 一、电离室工作原理 电离室是一种探测电离辐射的气体探测器。 气体探测器的原理是,当探测器受到射线照射时,射线与气体中的分子作用,产生由一个电子和一个正离子组成的离子对。这些离子向周围区域自由扩散。扩散过程中,电子和正离子可以复合重新形成中性分子。但是,若在构成气体探测器的收集极和高压极上加直流的极化电压V,形成电场,那么电子和正离子就会分别被拉向正负两极,并被收集。随着极化电压V逐渐增加,气体探测器的工作状态就会从复合区、饱和区、正比区、有限正比区、盖革区(G - M区)一直变化到连续放电区。 所谓电离室即工作在饱和区的气体探测器,因而饱和区又称电离室区。如图11-1所示,在该区内,如果选择了适当的极化电压,复合效应便可忽略,也没有碰撞放大产生,此时可认为射线产生的初始离子对N0恰好全部被收集,形成电离电流。该电离电流正比于N0,因而正比于射线强度。加速器的监测探测器一般均采用电离室。标准剂量计也用电离室作为测量元件。电离室的电流可以用一台灵敏度很高的静电计测量。 不难看出,电离室主要由收集极和高压极组成,收集极和高压极之间是气体。与其他气体探测器不同的是,电离室一般以一个大气压左右的空气为灵敏体积,该部分可以与外界完全连通,也可以处于封闭状态。其周围是由导电的空气等效材料或组织等效材料构成的电极,中心是收集电极,二极间加一定的极化电压形成电场。为了使收集到的电离离子全部形成电离电流,减少漏电损失,在收集极和高压极之间需要增加保护极。 当X射线、γ射线照射电离室,光子与电离室材料发生相互作用,主要在电离室室壁产生次级电子。次级电子使电离室内的空气电离,电离离子在电场的作用下向收集极运动,到达收集极的离子被收集,形成电离电流信号输出给测量单元。 二、电离室的主要性能 (一) 电离室的灵敏度 一般说来,电离室的灵敏度取决于电离室内的空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量。由于电离室内的气压近似为一个大气压,那么,也可以说其灵敏度正比于空气体积,因而这个体积又称“灵敏体积”,对于测量照射量(空气比释动能)的电离室,其电流服从下式的规律 或者写为: 式中 SC — 电离室的灵敏度(灵敏因子) [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/3p][color=#3333ff]IC[/color][/url] — 电离室的电离电流A — 照射量率Ckg s(Akg) V — 电离室的灵敏体积 a — 常数,与电离室的材料和空气密度有关,对于空气等效电离室α≈1.2×10 因此随着电离室体积增大,灵敏度增高。 (二) 电离室的能量响应 如上所述,电离室的响应(灵敏度)正比于空气比释动能率(照射量率),而不受其他影响,例如不应随能量的变化而变化,不应随温度的变化而变化等。但是由于电离室本身不能完全由空气制作,不能完全等同于空气,当辐射的能量改变后,电离室的响应(灵敏度)也随之改变,这种特性称之为能量响应。 对于剂量测量的电离室,能量响应是极为重要的性能参数:而对于剂量监测的电离室虽然也关心能量响应,但不是非常重要。 (三) 电子平衡 在加速器辐射和空气的相互作用中,加速器的光子不能直接引起电离,而是通过光电吸收、康普顿散射和电子对生成作用损失能量,产生次级电子。加速器的初级电子虽然引起电离,但是引起空气电离的主要还是次级电子。加速器光子或初级电子在与物质的作用中首先产生次级电子,而作为电离室,进入电离室空气空腔的次级电子主要在电离室的壁中产生的。由于壁的材料的密度比空气大得多,产生的电子也多,因此随着壁厚的增加,进入电离室空气灵敏体积的次级电子增加,当电离室壁厚增加到一定程度,电离室壁对次级电子的阻挡作用开始明显,并最终使得进入灵敏体积的次级电子和逃出灵敏体积的次级电子相等,我们便称这种状态为“电子平衡”,或称“电子建成”。广义的说,所谓电子平衡,是指进入测量体积元的次级电子能量等于离开该体积元的次级电子能量。当射线的能量高时,次级电子的能量也高,穿透的材料厚度增大,达到电子平衡的厚度也增大。 一般来说,只要包围收集体积空气的材料的厚度大于次级电子最大射程,电子平衡条件就可基本满足。我们稍微详细点分析。
正比计数器proportional counter 用气体作为工作物质,输出脉冲幅度与初始电离有正比关系的粒子探测器,可以用来计数单个粒子,并根据输出信号的脉冲高度来确定入射辐射的能量。这种探测器的结构大多采用圆柱形,中心是阳极细丝,圆柱筒外壳是阴极,工作气体一般是隋性气体和少量负电性气体的混合物。入射粒子与筒内气体原子碰撞使原子电离,产生电子和正离子。在电场作用下,电子向中心阳极丝运动,正离子以比电子慢得多的速度向阴极漂移。电子在阳极丝附近受强电场作用加速获得能量可使原子再电离。从阳极丝引出的输出脉冲幅度较大,且与初始电离成正比。正比计数器具有较好的能量分辨率和能量线性响应,探测效率高,寿命长,广泛应用于核物理和粒子物理实验。 1-50keV的X射线经常用正比计数器进行探测。要求是具有较薄的入射窗口,以获得较低的低能端探测下限,较大的观测面积,以及良好的气密性。常用的是铍窗正比计数器。当代X射线探测器多采用正比计数器阵列和装有多根阳极丝和阴极丝的多丝正比室,以获得更大的有效观测面积。 近年来制作的气体闪烁正比计数器,能量分辨率比一般气态正比计数器约高一倍。为了观测较弱的X射线源,需要高灵敏度的探测器,为此制作了大面积窗口正比计数器,如小型天文卫星-A携带的窗口面积为840厘米的铍窗正比计数器,采用的是正比计数器组合的方法。此外,确定X射线源的位置需要有高分辨率的探测器;而为了制造这种探测器,就相应地需要制作对测定位置灵敏度高的正比计数器。
火焰探测器又称感光式火灾探测器,即探测火焰燃烧的光照强度和火焰的闪烁频率的一种火灾探测器。下面工采网小编给大家介绍一下火焰探测器工作原理。火焰燃烧过程释放紫外线、可见光、红外线,在特定波长、特定闪烁频率(0.5HZ-20HZ)具有典型特征,有别于其他干扰辐射,阳光、热物体、电灯等辐射出的紫外线、红外线没有闪烁特征。火焰探测器工作原理是通过检测火焰辐射出的特殊波长的紫外线、红外线及可见光等,同时配合对火焰特征闪烁频率来识别,来探测火焰。一般选用紫外光电二极管、紫外线探测器、紫外线传感器等作为探测元件。[img=,446,450]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/12/201712011704_01_3332482_3.jpg!w446x450.jpg[/img]紫外线探测器是将一种形式的电磁辐射信号转换成另一种易被接收处理信号形式的传感器,光电探测器利用光电效应,把光学辐射转化成电学信号。光电效应可分为外光电效应和内光电效应。外光电效应器件通常指光敏电真空器件,主要用于紫外、红外和近红外等波段。具有内增益的外光电效应器件包括光电敏倍增管、像增强器等光敏电真空器件,它们具有极高灵敏度,能将极微弱的光信号转换成电信号,可进行单光子检测,其灵敏度比内电光效应的半导体器件高几个量级。内光电效应分为光导效应和光伏效应。光导效应中,半导体吸收足够能量的光子后,把其中的一些电子或空穴从原来不导电的束缚状态激活到能导电的自由状态,导致半导体电导率增加、电路中电阻下降。光伏效应中,光生电荷在半导体内产生跨越结的P-N小势差。产生的光电压通过光电器件放大并可直接进行测量。根据光导效应和光伏效应制成的器件分别称为半导体光导探测器和光伏探测器。最后给大家介绍三款性能非常优秀的紫外线探测器和紫外线二极管,都是应用在火焰检测和防紫外辐射源等领域的顶尖产品。[b]德国SGLUX 紫外光电探测器 - TOCON_ABC1[img=,298,298]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/12/201712011705_01_3332482_3.jpg!w298x298.jpg[/img]基于碳化硅的宽频紫外光电探测器,带有集成放大器TOCON是5伏供电的紫外光电探测器,带有的集成放大器使紫外辐射转化成0~5V电压输出。TOCON的输出电压引脚可以直接连接到控制器,电压计或其他带有电压输入的数据分析装置。高度现代化的电子元件和带有紫外玻璃窗的密封金属外壳可消除封装内寄生电阻路径导致的噪声或电磁干扰。对各个工业紫外传感应用来说,TOCON 是完美的解决方案,从pW/cm2水平的火焰检测到W/cm2水平的紫外固化灯控制。十种不同的TOCONs覆盖了这13个数量级范围,它们的灵敏度有所不同。TOCONs生产为紫外宽频传感器或带有过滤器进行选择性测量。在恶劣环境和极低或极高的紫外辐射中,精密电子件使TOCON成为了一个可靠的元器件。但是sglux内部生产的SIC探测器芯片使TOCON成为了永存的准传感器,以PTB所报告的强抗辐射为特点。应用在紫外辐射和火焰检测领域。[b]紫外光电探测器TOCON_ABC1特性:[/b]基于碳化硅的宽频紫外光电探测器放于TO5 外壳中,带有集中器镜头盖0…5 V电压输出峰值波长是280 nm在峰值处最大辐射(饱和极限)是18 nW/cm2 ,最小辐射(分辨极限) 是1,8 pW/cm2[b]德国SGLUX 紫外光电探测器 - TOCON_ABC10[/b][img=,298,298]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/12/201712011705_01_3332482_3.jpg!w298x298.jpg[/img]TOCON是5伏供电的紫外光电探测器,带有的集成放大器使紫外辐射转化成0~5V电压输出。TOCON的输出电压引脚可以直接连接到控制器,电压计或其他带有电压输入的数据分析装置。高度现代化的电子元件和带有紫外玻璃窗的密封金属外壳可消除封装内寄生电阻路径导致的噪声或电磁干扰。对各个工业紫外传感应用来说,TOCON 是完美的解决方案,从pW/cm2水平的火焰检测到W/cm2水平的紫外固化灯控制。十种不同的TOCONs覆盖了这13个数量级范围,它们的灵敏度有所不同。TOCONs生产为紫外宽频传感器或带有过滤器进行选择性测量。在恶劣环境和极低或极高的紫外辐射中,精密电子件使TOCON成为了一个可靠的元器件。但是sglux内部生产的SIC探测器芯片使TOCON成为了永存的准传感器,以PTB所报告的强抗辐射为特点。应用在紫外辐射、淬火控制和火焰检测领域。[b]紫外光电探测器TOCON_ABC10特性:[/b]基于碳化硅的宽频紫外光电探测器放于TO5 外壳中,带有衰减器0…5 V 电压输出峰值波长是290 nm在峰值处最大辐射(饱和极限)是18 nW/cm2 ,最小辐射(分辨极限) 是1,8 mW/cm2[b]德国SGLUX 紫外光电二极管 - SG01D-5LENS[img=,394,291]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/12/201712011706_01_3332482_3.jpg!w394x291.jpg[/img]SiC 具有独特的特性,能承受高强度的辐射,对可见光几乎不敏感,产生的暗电流低,响应速度快和噪音低。这 些特性使SiC成为可见盲区半导体紫外探测器的最佳使用材料。SiC探测器可以一直工作于高达170°C(338°F)的温度中。信号(响应率)的温度系数也很低, 0,1%/K。由于噪音低(fA级的暗电流), 能够有效地检测到极低的紫外辐射强度。请注意这个装置需要配置相应的放大器。(参见第3页中的典型电路)。SiC光电二极管有七个不同的有效敏感面积可供选择,从0.06 mm2 到36 mm2。标准版本是宽频UVA-UVB-UVC。四个滤波版本导致更严格的感光范围。所有光电二极管都有密封的金属外壳(TO型),直径为5.5mm的TO18 外壳或9.2mm 的TO5外壳。进一步的选项是2只引脚(1绝缘,1接地)或3只引脚(2绝缘,1接地)。[b]德国SGLUX 紫外光电二极管 SG01D-5LENS 特点[/b]宽频UVA+UVB+UVC, PTB报道的芯片高稳定性, 用于火焰检测辐射敏感面积 A = 11,0 mm2TO5密封金属外壳和聚光镜, 1绝缘引脚和1接地引脚10μW/cm2 峰值辐射约产生350 nA电流[b]德国SGLUX 紫外光电二极管 SG01D-5LENS参数:[/b][b][img=,690,365]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/12/201712011706_02_3332482_3.jpg!w690x365.jpg[/img][/b][/b][/b]
“凤凰号”火星探测器携带七种探测仪器 “凤凰号”探测器是一个由3条腿支持的平台,平台直径1.5米,高约2.2米,其中心是一个多面体仪器舱,舱左右两侧各展开一面正八边形太阳能电池阵,跨度5.52米。与“火星极地着陆器”相比,“凤凰号”探测器的最大变化是提高了太阳能电池的性能。 “凤凰号”探测器将携带7种科学探测仪器,分别是: (1)机械臂(RA) 它是“凤凰号”探测器上最重要的设备,用以挖取火星表面及表面下层的土壤样品。它将挖得的样品送入着陆器搭载的“显微镜电化学与传导性分析仪”和“热与气体分析仪”中进行化验分析。 机械臂长2.35米,有4个自由度,末端装有锯齿形刀片和波纹状尖锥,能在坚硬的极区冻土表面,挖掘1米的深坑。机械臂还可为装在臂上的相机调整指向,引导测量热与电传导性的探测器插入土壤。 (2)显微镜电化学与传导性分析仪(MECA) 它是在“火星勘探者”计划中用的仪器基础上略加改进而成,包括湿化学实验室、光学显微镜、原子力显微镜和热与电传导性探测器4台仪器,用以检测土壤的元素成分以及给土壤样品拍摄成像。 (3)热与气体分析仪(TEGA) 它包括微分扫描热量计和质谱仪两部分,用以对土壤样品的吸热和散热过程进行观测记录,并对加热后释放出的挥发物进行分析。 (4)表面立体成像仪(SSI) 用以测绘高分辨率的地质图和机械臂作业区地图,进行多光谱分析和大气观测。 (5)机械臂相机(RAC) 用以拍摄机械臂采集的土壤样品的高分辨率图像,分析土壤颗粒的类型和大小。 (6)火星下降成像仪(MARDI) 用以在“凤凰号”下降过程中拍摄火星表面,堪察着陆点附近的地质情况。 (7)气象站(MS) 这是为“凤凰号”着陆器惟一专门研制的新仪器。它由激光雷达和温度压力测量装置两部分组成,用以了解当地大气的特性。
中国科技网讯 据物理学家组织网6月18日报道,寻找新的粒子通常需要很高的能量,因此需要构建大型加速器等设备,其可将粒子加速至接近光速的速度,但也存在着其他创造性的粒子找寻方式:维也纳技术大学的科学家就提出了一种方法,能够证明假想的亚原子粒子——“轴子”的存在。这些轴子能够在黑洞周围积聚,并从中汲取能量。这一过程将放射重力波,并能被探测出来。相关研究报告发表在近期出版的《物理评论D》杂志上。 维也纳技术大学理论物理系的丹尼尔·格鲁米勒表示:“轴子的存在一直未被证明,但学界普遍认为它很可能存在。”轴子的质量极其微小,根据爱因斯坦的理论,质量与能量直接相关,因此生成轴子只需要极低的能量。 在量子物理中,每个粒子都被描述为一种波。波长则与粒子的能量相关。较重的粒子波长较短,而低能量的轴子的波长可达数千米。格鲁米勒等人的计算结果显示,轴子能环绕在黑洞周围,就像电子能围绕原子核运动一样。而与连接电子和原子核的电磁力不同,万有引力才能将轴子和黑洞联系起来。 此外,原子中的电子和环绕黑洞的轴子仍存在着巨大的不同:电子是费米子,这意味着两个电子永远不会处于同一个态;而轴子属于玻色子,这表示大多数轴子都能在同一时间占据相同的量子态。它们能在黑洞周围创造出“玻色子云”,这种云将连续不断地从黑洞中汲取能量,从而增加云中的轴子数量。 格鲁米勒表示,这种云并不十分稳定,其也能够突然崩塌。而最令人兴奋的是,坍缩时很可能测量到“玻色—新星”(bose-nova)爆发,即由玻色—爱因斯坦凝聚态所诱发的、非常小的、超新星状的爆发。这一事件能够催生时空的振动,放射出重力波。科学家因此可借助相关探测器,对其进行捕获。新的计算结果也显示,这些重力波不仅能够为我们提供有关天文学的新见解,也有助于科研人员更好地了解新型粒子的特性。(张巍巍) 《科技日报》(2012-6-21 二版)
http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110242051_326072_1609805_3.jpg10月下旬,中国科学院大亚湾反应堆中微子实验大厅,科研、工作人员正在实施中微子探测器的吊装任务中微子探测器是一个直径5米、高5米的圆桶,里面装有液体闪烁体,总重110吨。这是中国正在建设中的大型粒子物理实验装置,也是由中、美、欧等几十个大学和研究所参加的大型国际合作项目,实验地点在广东省大亚湾核电站地下约100米。
[size=4] photoconductive detector 利用半导体材料的光电导效应制成的一种光探测器件。所谓光电导效应,是指由辐射引起被照射材料电导率改变的一种物理现象。光电导探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等;在红外波段主要用于导弹制导、红外热成像、红外遥感等方面。光电导体的另一应用是用它做摄像管靶面。为了避免光生载流子扩散引起图像模糊,连续薄膜靶面都用高阻多晶材料,如PbS-PbO、Sb2S3等。其他材料可采取镶嵌靶面的方法,整个靶面由约10万个单独探测器组成。 1873年,英国W.史密斯发现硒的光电导效应,但是这种效应长期处于探索研究阶段,未获实际应用。第二次世界大战以后,随着半导体的发展,各种新的光电导材料不断出现。在可见光波段方面,到50年代中期,性能良好的硫化镉、硒化镉光敏电阻和红外波段的硫化铅光电探测器都已投入使用。60年代初,中远红外波段灵敏的Ge、Si掺杂光电导探测器研制成功,典型的例子是工作在3~5微米和8~14微米波段的Ge:Au(锗掺金)和Ge:Hg光电导探测器。60年代末以后,HgCdTe、PbSnTe等可变禁带宽度的三元系材料的研究取得进展。 工作原理和特性 光电导效应是内光电效应的一种。当照射的光子能量hv等于或大于半导体的禁带宽度Eg时,光子能够将价带中的电子激发到导带,从而产生导电的电子、空穴对,这就是本征光电导效应。这里h是普朗克常数,v是光子频率,Eg是材料的禁带宽度(单位为电子伏)。因此,本征光电导体的响应长波限λc为 λc=hc/Eg=1.24/Eg (μm) 式中 c为光速。本征光电导材料的长波限受禁带宽度的限制。在60年代初以前还没有研制出适用的窄禁带宽度的半导体材料,因而人们利用非本征光电导效应。Ge、Si等材料的禁带中存在各种深度的杂质能级,照射的光子能量只要等于或大于杂质能级的离化能,就能够产生光生自由电子或自由空穴。非本征光电导体的响应长波限λ由下式求得 λc=1.24/Ei 式中Ei代表杂质能级的离化能。到60年代中后期,Hg1-xCdxTe、PbxSn1-xTe、PbxSn1-xSe等三元系半导体材料研制成功,并进入实用阶段。它们的禁带宽度随组分x值而改变,例如x=0.2的HG0.8Cd0.2Te材料,可以制成响应波长为 8~14微米大气窗口的红外探测器。它与工作在同样波段的Ge:Hg探测器相比有如下优点:①工作温度高(高于77K),使用方便,而Ge:Hg工作温度为38K。②本征吸收系数大,样品尺寸小。③易于制造多元器件。表1和表2分别列出部分半导体材料的Eg、Ei和λc值。 通常,凡禁带宽度或杂质离化能合适的半导体材料都具有光电效应。但是制造实用性器件还要考虑性能、工艺、价格等因素。常用的光电导探测器材料在射线和可见光波段有:CdS、CdSe、CdTe、Si、Ge等 在近红外波段有:PbS、PbSe、InSb、Hg0.75Cd0.25Te等 在长于8微米波段有:Hg1-xCdxTe、PbxSn1-x、Te、Si掺杂、Ge掺杂等;CdS、CdSe、PbS等材料可以由多晶薄膜形式制成光电导探测器。 可见光波段的光电导探测器 CdS、CdSe、CdTe 的响应波段都在可见光或近红外区域,通常称为光敏电阻。它们具有很宽的禁带宽度(远大于1电子伏),可以在室温下工作,因此器件结构比较简单,一般采用半密封式的胶木外壳,前面加一透光窗口,后面引出两根管脚作为电极。高温、高湿环境应用的光电导探测器可采用金属全密封型结构,玻璃窗口与可伐金属外壳熔封。 器件灵敏度用一定偏压下每流明辐照所产生的光电流的大小来表示。例如一种CdS光敏电阻,当偏压为70伏时,暗电流为10-6~10-8安,光照灵敏度为3~10安/流明。CdSe光敏电阻的灵敏度一般比 CdS高。光敏电阻另一个重要参数是时间常数 τ,它表示器件对光照反应速度的大小。光照突然去除以后,光电流下降到最大值的 1/e(约为37%)所需的时间为时间常数 τ。也有按光电流下降到最大值的10%计算τ的 各种光敏电阻的时间常数差别很大。CdS的时间常数比较大(毫秒量级)。 红外波段的光电导探测器 PbS、Hg1-xCdxTe 的常用响应波段在 1~3微米、3~5微米、8~14微米三个大气透过窗口。由于它们的禁带宽度很窄,因此在室温下,热激发足以使导带中有大量的自由载流子,这就大大降低了对辐射的灵敏度。响应波长越长的光,电导体这种情况越显著,其中1~3微米波段的探测器可以在室温工作(灵敏度略有下降)。3~5微米波段的探测器分三种情况:①在室温下工作,但灵敏度大大下降,探测度一般只有1~7×108厘米瓦-1赫;②热电致冷温度下工作(约-60℃),探测度约为109厘米瓦-1赫 ③77K或更低温度下工作,探测度可达1010厘米瓦-1赫以上。8~14微米波段的探测器必须在低温下工作,因此光电导体要保持在真空杜瓦瓶中,冷却方式有灌注液氮和用微型制冷器两种。 红外探测器的时间常数比光敏电阻小得多,PbS探测器的时间常数一般为50~500微秒,HgCdTe探测器的时间常数在10-6~10-8秒量级。红外探测器有时要探测非常微弱的辐射信号,例如10-14 瓦;输出的电信号也非常小,因此要有专门的前置放大器。[/size]
一根燃烧的蜡烛1秒钟可以发射出100亿亿个以上的光子,要探测到能量如此小的单个紫外光子一直是世界技术难题。记者昨天获悉,南京大学电子科学与工程学院长江特聘教授陆海为首的研究团队近来获得突破,在国内首先研制出超灵敏度的固体紫外单光子探测器,从而使中国成为继美国之后第二个掌握这一核心技术的国家。 “自然界中波长小于280纳米的紫外光几乎为零,所以我们探测它相当于在暗室中探测光,只要发现一个小光点就一定是目标。”陆海介绍说,可探测400纳米以下紫外辐射的紫外光探测器,是火焰探测、环境监测、生物医药、空间科学等领域所急需的关键部件,也是关系到国家安全的关键技术,可以用来检测海上油污、卫星遥感监测雾霾等。 光子是光的最小能量量子,也是光作为信息载体的最小传输单位。一根蜡烛1秒钟释放出的超100亿亿个光子中,假设紫外光子只占万分之一,那么在完全不考虑飞行损耗的情况下,1公里以外,面积为1平方厘米的镜头1秒钟只能接收到1000个紫外光子。专门用来捕捉这些“小家伙”的单光子探测器一直是世界各国研究和竞争的焦点。 陆海举例说,导弹的飞行尾焰中存在像指纹一样的特殊紫外光谱成分,但距离越远能够传输过来的紫外光就越微弱。利用超灵敏度紫外单光子探测器就有可能在上千公里以外探测和分辨出来袭飞弹,为反制或者规避提供宝贵时间。之前,国际上只有美国罗格斯大学、弗吉尼亚大学、通用电气研发中心三家美国单位成功研制碳化硅单光子探测器。而南大研究团队此次获得突破后,跻身成为第四家。 南大研究团队研制出的紫外单光子探测器,基于碳化硅半导体芯片技术,能灵敏捕捉到紫外单光子,并且打破了过去依赖于超低温条件的瓶颈。“我们的探测器在150℃下仍能正常工作,这是原来任何单光子探测技术都无法达到的。”陆海说。这一突破也引起了国际关注,欧洲的《今日半导体》杂志专门长文报道了南大的这一研究成果。 同时,该探测器有显著的成本优势,有望向民用领域大规模推广,比如高压输电线和高铁供电线路上出现电晕、污闪时,可用其远程检测和定位。“目前,紫外火灾报警器用的真空紫外光敏管,综合成本很高。”陆海拿出一枚耳钉大小的器件介绍说,未来用如此小的单光子探测器件,不仅造价更便宜,而且防爆、使用寿命更长。 眼下,南大研究团队在该领域的部分研究成果已开始进入产业化阶段。过量的紫外线照射易诱发皮肤癌,韩国三星公司日前发布的Note4手机就装备了微型紫外线传感器,受到消费者欢迎。而南大研究团队正在和华为合作的贴片封装紫外探测器,尺寸比米粒还小,也将安装到手机或智能手环中,藉由它,用户可随时随地检测所处环境的紫外线强度,以及时防护。
[align=left]紫外火焰检测器通过检测由物质燃烧产生的紫外线来检测火灾,除紫外火焰探测器外,市场上还有一种红外火焰探测器,即线性射束烟雾探测器。 紫外火焰探测器适用于火灾期间可能发生明火的地方。紫外火焰探测器可用于火灾强烈的火焰辐射或没有阴燃阶段的地方。火焰检测器要求紫外线传感器本身耐高温和高灵敏度。[/align]紫外线火焰探测器由紫外线触发。普通的扩散火焰可以产生足够强度的紫外线,易于识别。在设计探测器时,必须注意光谱范围应该在290nm的太阳辐射之外。OFweek Mall了解到紫外线传感器非常有效,它可以排除太阳辐射,并能有效地感知火焰发出的285nm或更小的辐射光。诸如碳化硅光电二极管的其他组件是高度敏感的,但是对于非火焰紫外光具有差的分辨能力。紫外线传感器被开发并用于保护危险区域靠近探测器的特殊位置,并且探测器对火焰的选择性可以精确到仅由火焰产生的紫外辐射的特定波长。紫外火焰探测器已成功用于爆炸抑制系统和低压室内水灭火系统中的释放装置。[img=,337,257]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812271549500713_2154_3422752_3.png!w337x257.jpg[/img]紫外线传感器的正常工作寿命与工作线有直接关系。其典型系列具有高消耗和低消耗。高耗电线路由于电流大,可直接驱动继电器,线路简单,线路简单,维护方便 随着集成电路的快速发展,从设计中采用了越来越多的低功耗电路。低功耗电路不仅耗电少,而且有效避免了大放电电流和去电时间不足引起的自激。与电阻容量并联的负载增加了管的放电面积并缩短了处于脉冲状态的时间。在DC状态下操作时,紫外线传感器必须具有足够的灭火时间(大于2ms)。这是因为紫外光管的放电不会自熄,并且放电管本身在放电后释放许多自由亚稳原子,导致第二次放电。它更容易,只有经过足够长的时间后,这些亚稳态原子才能显着减少。那么在火焰检测行业中用的比较多的传感器是这种型号的:TOCON_ABC10[b]德国SGLUX 紫外光电探测器 -TOCON_ABC10[/b]TOCON是5伏供电的紫外光电探测器,带有的集成放大器使紫外辐射转化成0~5V电压输出。TOCON的输出电压引脚可以直接连接到控制器,电压计或其他带有电压输入的数据分析装置。高度现代化的电子元件和带有紫外玻璃窗的密封金属外壳可消除封装内寄生电阻路径导致的噪声或电磁干扰。对各个工业紫外传感应用来说,TOCON 是完美的解决方案,从pW/cm2水平的火焰检测到W/cm2水平的紫外固化灯控制。十种不同的TOCONs覆盖了这13个数量级范围,它们的灵敏度有所不同。TOCONs生产为紫外宽频传感器或带有过滤器进行选择性测量。[img=,311,312]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812271549494053_1160_3422752_3.jpg!w311x312.jpg[/img]相关传感器分类:气体传感器丨氨气传感器丨二氧化硫传感器丨一氧化碳传感器丨臭氧传感器丨氧化锆氧气传感器丨超声波传感器丨气体流量传感器丨空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量传感器丨二氧化碳传感器丨氧气传感器丨紫外线传感器https://mall.ofweek.com/category_92.html丨水质传感器丨可燃气体传感器丨温湿度传感器丨酒精传感器丨微量氧传感器丨PID传感器丨PM2.5传感器丨湿度传感器丨光纤应变传感器丨voc传感器丨氧化锆传感器丨光电液位传感器丨超声波液位传感器丨CO2传感器丨CO传感器丨UV传感器丨光纤传感器丨光离子传感器丨PH传感器丨荧光氧气传感器丨流量传感器丨光纤压力传感器丨双气传感器丨
请问大家一个问题,PbS探测器和InGaAs探测器有什么区别?在相同的条件下他们所测量的光谱有什么不同吗?http://simg.instrument.com.cn/bbs/images/default/emyc1004.gif
紫外线火焰监测器,主要用于燃气、燃油工业的火焰监测,该监测器只对产生电火花、电弧、电晕、火焰等现象的紫外线敏感,对灯光和炉膛高温辐射无反应,抗干扰性强。控制点火装置自动点火,点火同时自动打开燃料阀,在设定时间内没有点燃或出现电火花、电弧、电晕等现象,紫外线探测器感应到紫外线的波动,控制器自动关闭燃料阀并报警,如点火成功则保持燃料正常供应,如果不能实时监测,则可能会发生爆炸等事故。[img=,431,262]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811161005373643_9215_3332482_3.jpg!w431x262.jpg[/img]电火花是电弧的一种形式,是电子元器件。撞击的火花不是电弧,是火星,是被撞击出来高温的物质的颗粒。两者本质不同。一定的电压,当他把电极之间的空气,真空或着是起他物质电离,以火花的形式势放出.石头与石头相互摩擦产生能量,释放出来就成了电火花.高电压 击穿绝缘材料发生放电高电压一般是靠电磁感应制照的可能是摩擦时产生能量差,多余的能量产生高温,以光和热的形式放出。电弧是一种气体放电现象,电流通过某些绝缘介质所产生的瞬间火花。电弧是一种自持气体导电,其大多数载流子为一次电子发射所产生的电子。触头金属表面因一次电子发射导致电子逸出,间隙中气体原子或分子会因电离而产生电子和离子。另外,电子或离子轰击发射表面又会引起二次电子发射。当间隙中离子浓度足够大时,间隙被电击穿而发生电弧。电晕是指带电体表面在气体或液体介质中发生局部放电的现象,常发生在高压导线的周围和带电体的尖端附近,能产生臭氧、氧化氮等物质。在110kV以上的变电所和线路上,时常出现与日晕相似的光层,发出“嗤嗤”“陛哩”的声音。电晕能消耗电能,并干扰无线电波。电晕是极不均匀电场中所特有的电子崩——流注形式的稳定放电。所以在很多的工业检测中,能够准确检测电火花、电弧和电晕的紫外线探测器是必不可少的,也是许多工业安全的保护者,能够在出现问题的第一时间就发出警报。接下来工采网小编给大家普及两款市面上应用在工业检测中的高端紫外线探测器。[b]德国SGLUX 紫外光电探测器 -TOCON_ABC1[img=,298,298]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811161005528313_6478_3332482_3.jpg!w298x298.jpg[/img][/b]基于碳化硅的宽频紫外光电探测器,带有集成放大器TOCON是5伏供电的紫外光电探测器,带有的集成放大器使紫外辐射转化成0~5V电压输出。TOCON的输出电压引脚可以直接连接到控制器,电压计或其他带有电压输入的数据分析装置。高度现代化的电子元件和带有紫外玻璃窗的密封金属外壳可消除封装内寄生电阻路径导致的噪声或电磁干扰。对各个工业紫外传感应用来说,TOCON 是完美的解决方案,从pW/cm2水平的火焰检测到W/cm2水平的紫外固化灯控制。十种不同的TOCONs覆盖了这13个数量级范围,它们的灵敏度有所不同。TOCONs生产为紫外宽频传感器或带有过滤器进行选择性测量。主要应用于紫外线辐射和火焰检测等领域。紫外光电探测器TOCON_ABC1特性:基于碳化硅的宽频紫外光电探测器放于TO5外壳中,带有集中器镜头盖0…5 V电压输出峰值波长是280 nm在峰值处最大辐射(饱和极限)是18 nW/cm2 ,最小辐射(分辨极限) 是1,8 pW/cm2[b]德国SGLUX 紫外光电二极管 -SG01D-5LENS[img=,394,291]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811161006104623_8983_3332482_3.jpg!w394x291.jpg[/img][/b]SiC 具有独特的特性,能承受高强度的辐射,对可见光几乎不敏感,产生的暗电流低,响应速度快和噪音低。这 些特性使SiC成为可见盲区半导体紫外探测器的最佳使用材料。SiC探测器可以一直工作于高达170°C(338°F)的温度中。信号(响应率)的温度系数也很低, 0,1%/K。由于噪音低(fA级的暗电流), 能够有效地检测到极低的紫外辐射强度。SiC光电二极管有七个不同的有效敏感面积可供选择,从0.06 mm2 到36 mm2。标准版本是宽频UVA-UVB-UVC。四个滤波版本导致更严格的感光范围。所有光电二极管都有密封的金属外壳(TO型),直径为5.5mm的TO18 外壳或9.2mm 的TO5外壳。进一步的选项是2只引脚(1绝缘,1接地)或3只引脚(2绝缘,1接地)。德国SGLUX 紫外光电二极管 SG01D-5LENS 特点:宽频UVA+UVB+UVC, PTB报道的芯片高稳定性, 用于火焰检测辐射敏感面积 A = 11,0mm2TO5密封金属外壳和聚光镜, 1绝缘引脚和1接地引脚10μW/cm2 峰值辐射约产生350 nA电流
大家好!我是新人,昨天通过同学推荐才知道这个网站的,我非常喜爱这个网站,希望它能在大家的努力下变得更加出色^_^. 我现在跟随导师做一个项目,是通过FTIR测量MEMS器件的沟槽深度。在选购红外探测器时,有两样选择,一个是MCT,一个是DTGS。两种探测器的光谱相应范围基本上都符合要求(当然DTGS的要稍大一些),但MCT的灵敏度和响应速度要更快一些,不过需要氮冷。从实验经费考虑,导师比较倾向于选购DTGS。但是我查阅国外相关实验的资料时,发现他们用的基本上都是MCT,所以很犯难。如果大家有这方面的相关经验和资料的话,请不吝赐教,谢谢! 另外,不知道有没有人有AMS公司的IR3000的资料,我这里搜集到的只有比较简单的一些数据,如果可以告知一二的话,小弟不胜感激。 希望能和大家成为好朋友!^_^
光探测器是一种能够将光信号转换为电信号的装置,其在诸多领域都有着广泛的应用。与此同时,低维材料在线提供的二维层状材料因其优异的内秉光电特性而常常被用于光电探测的研究。全国纳米技术标准化技术委员会低维材料工作组的专家介绍,黑磷作为一种新的二维层状半导体材料,具有较高的载流子迁移率、各向异性的光电性质、可调控的直接带隙以及高的开关比,因而被人们认为是制造高性能光电探测器的理想材料之一。与此同时,研究表明减小层状材料的厚度能够有效提高材料的电输运性能,改善能带结构并有利于提升材料的光探测能力,所以少层黑磷纳米片在光电领域具有极大的应用价值。然而,二维黑磷纳米片在外界条件下暴露时会遭受严重的氧化,这极大地阻碍了其开发应用的开展。近日,湘潭大学钟建新教授团队的祁祥副教授课题组和深圳市黑磷光电技术工程实验室主任深圳大学张晗教授课题组采用KOH作为电解液,在溶液的环境下测试了少层黑磷纳米片的自供电光探测性能并研究了其稳定性情况。从图中可看出,基于二维黑磷纳米片的自供电光探测器展现出优异的光响应性能以及良好的环境稳定性,不同入射光强度下二维黑磷纳米片光响应率在1.9到2.2μAW[sup]-1[/sup]的范围内波动,表现出较为稳定的敏感度。同时,光探测器的电流密度随着入射光的强度增强而线性增加,也符合光电化学型光探测器的特性。除此之外,研究结果还表明碱性电解液的存在有助于维持黑磷纳米片的稳定性。黑磷纳米片在0.1MKOH电解液中的光电流能达到265nA/cm[sup]2[/sup],24个小时后光电流密度从265 nA/cm[sup]2[/sup]略微衰减到243nA/cm[sup]2[/sup],这也就意味着黑磷纳米片在KOH电解液中具有优异的光探测能力以及良好的稳定性。不仅如此,通过对KOH电解液的浓度和外界偏压进行调控,他们还进一步的优化了黑磷纳米片的光探测性能。该工作不仅研究了黑磷纳米片光探测性能和电解液浓度的关系,还表明黑磷纳米片作为低功耗光探测器件的良好性能与潜力。综上所述,黑磷在碱性溶液中所表现出来的高稳定性和光响应性能,使得光电化学型光探测器结构具有极大的研究意义以及潜在的应用价值。在这个工作中,他们研究了黑磷纳米片光探测器的基本性能,为进一步研发基于黑磷纳米片的光探测器提供研究基础以及技术路线。目前巨纳集团低维材料在线商城91cailiao.cn,提供的各类二维材料,一维材料,零维材料,如黑磷BP,石墨烯,纳米管,HOPG,天然石墨NG,二硫化钼MoS2,二硫化钨WS2,hBN氮化硼晶体,二碲化钨WTe2,二硫化铼ReS2,二硒化铼ReSe2等,受到了科研工作者的一致好评。[img=,690,642]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707141029_01_2047_3.png[/img]
MCP(微通道板)是一种平面二维探测器,可以在真空条件中探测电子、离子、真空紫外线、X射线和伽玛射线,并能放大探测的信号。重要的特点是快速达到低于纳秒的响应时间,对于飞行时间质谱(TOF-MS)来说是非常理想的探测器。[align=center][img=,400,233]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/49467a59-3f27-4730-a050-43fffc6ae215.jpg[/img][/align][align=center]滨松MCP产品[/align]在质谱应用中,样品经过电离源生成离子,经过质量分析器后,不同荷质比(m/z,即电荷/分子量)的离子被区分开来并在真空中飞向MCP,最终被MCP所探测。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/edaa3795-07e2-4f40-8f21-21b76281fc28.jpg[/img][/align][align=center]MCP在TOF-MS中的使用示意图[/align]本文将就MCP的基本原理,重要参数和简单选型问题,进行解读。以帮助仪器开发中,对MCP产品更好的理解、选择和使用。[align=center][img=,400,294]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/98f3ffd1-08f2-4d90-b391-17feaf8e2261.jpg[/img][/align][color=#c00000][b]什么是MCP?[/b][/color][align=center][/align]微通道板(Microchannel Plate,一般简称 MCP)可以被用于检测电子、离子、高能粒子、中子、紫外线、X射线等各种粒子和能量较高的电磁波。是由大量中空的毛细管(微通道)二维排列而成的片状结构(见图1-A,B)。微通道的内壁经过处理,使得粒子轰击时能够产生二次电子。使用中MCP两端被加上电压,在微通道内部形成电场,粒子轰击产生的二次电子会被电场加速,再次轰击微通道内部产生更多的二次电子(如图1-C)。这个过程在同一微通道中重复多次,最终在出口端输出大量的电子(称为倍增电子)。MCP最终输出的倍增电子和入射粒子的数量之比称为MCP的增益,一般单片MCP的增益在10[sup]3[/sup]左右。[align=center][img=,600,320]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/94a2feba-f161-4e92-9247-8b65c934e081.jpg[/img][/align][align=center]图1. MCP结构与基本原理[/align][align=center]MCP的尺寸一般在10-100mm量级,厚度在0.5-1mm量级,微通道直径在10um左右[/align]MCP输出的倍增电子一般有三种读出方式:单阳极读出、多阳极读出与荧光屏读出。滨松不仅能够提供MCP裸片,还可以提供模块产品对应各种信号读出方式与要求。 单阳极读出模块:所有MCP输出的倍增电子被同一个阳极接收转化为电信号。此类模块相当于一个点探测器,常被用做质谱探测器; 多阳极读出模块:MCP不同位置所输出的倍增电子对应着不同的阳极,让此类模块具有了位置区分的能力,可被用于化学分析用电子能谱(ESCA)等应用中。多阳极可以呈线性排列,也可以成二维排列(如图2)。阳极间距(Anode Pitch)可以为3mm或以上; 荧光屏读出模块:荧光屏可以将MCP输出的电子转化为可见光。与单片MCP联用时分辨率能达到40-50um;与两片MCP联用时分辨率能够做到80-100um。根据需求不同(如输出的可见光颜色、荧光衰减时间、响应时间等),可以选择不同的荧光屏。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/c6c3dd2a-6426-484f-9803-3a264ca46b1d.jpg[/img][/align][align=center]图2. MCP读出模块示意:(A)单阳极读出;(B)多阳极读出;(C)荧光屏读出[/align][b][color=#c00000]5个重要参数解析[/color][/b][color=#c00000][/color]作为一类探测器,MCP的探测下限、探测上限与线性范围、响应速度、寿命及使用环境都是经常被关注的特征。另外,对于荧光屏输出的MCP模块,空间分辨率也非常重要。接下来,我们就将从这些特征入手,进行解析。[b]探测下限[/b]探测下限的核心是整个探测体系的信噪比。[align=center][img=,500,360]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/9a84afc1-25d8-4889-afbe-1129fb88510b.jpg[/img][/align][align=center]图4. MCP信噪比的相关参数[/align]为了拥有更好的探测下限,可以从以下三个方面入手:提高探测效率;降低噪声,尤其是能被增益放大的噪声;提升增益。[color=#333333]1、探测效率[/color]在MCP对弱信号进行探测时,越大比例的待测信号能被接收并轰击出二次电子(即探测效率越高),也就意味着能更好地“利用”待测信号,探测下限也就越低。不同的粒子/电磁波在MCP中的探测效率并不一样(如表1),所以提升MCP探测效率的第一个策略是先将探测效率低的粒子/电磁波转换为探测效率高的粒子(如电子)。例如,(a)MCP对VUV的探测效率较低,在VUV探测中,可在MCP入口端镀上CsI等光电转换材料将VUV转换为电子;(b)MCP对可见光几乎无响应,在极弱可见光探测的像增强器中,可通过GaAs等光电材料将可见光转化为电子。[align=center]表1. MCP对各种粒子/电磁波的探测效率[/align][align=center][img=,500,307]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/2eb0ae25-41f8-4270-a0ac-ffcfd4c2bcac.jpg[/img][/align]第二个提升探测效率的策略,是让更大比例的入射粒子成功轰击出二次电子。具体办法有二:# 增加开口率(Open Area Ratio,OAR)开口率指“MCP表面微通道开口面积 / 整个MCP有效面积”。开口率越高,MCP的探测效率也越高。一般普通MCP的开口率为60%,而滨松研发的漏斗形(funnel type)开口的MCP,开口率可达90%(如图5,实际对比如图6)。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/87e727c4-444f-4673-af67-f751263f4d40.jpg[/img][/align][align=center]图5. MCP的开口率与偏角[/align][align=center][/align][align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/b866120d-7e7e-4b11-b08e-4c0de259c886.jpg[/img][/align][align=center]图6. 不同OAR的MCP在探测效率上的对比[/align][align=center]样品为小分子蛋白质,探测体系为MALDI-TOF[/align]# 选择合适的偏角(Bias Angle)偏角指微通道与MCP表面的法线之间所成的角度,为的是让粒子有更大的概率轰击到微通道的内壁上(如图5)。但偏角并非越大越好,以电子为例,在打入微通道内壁后产生二次电子,产生二次电子的位置和偏角相关。如果偏角太大,使得电子入射后产生二次电子的位置较深,容易造成二次电子的逸出减少;如果偏角太小,又会导致没有足够的二次电子激发。MCP的偏角一般为8°~ 12°。[color=#888888][/color][align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/b51d1409-4e8a-4be5-927b-2af87cfa817c.jpg[/img][/align]2、噪声在MCP所涉及的探测系统中,噪声可以分成MCP本身的噪声,以及读出端的噪声。MCP本身的噪声是比较低的,在电压1000V时,单片MCP的暗电流低于0.5pA/cm[sup]2[/sup]。作为对比,光电倍增管(PMT)是以信噪比高而著称的探测器,滨松R928侧窗光电倍增管的感光面积为8mm x 24mm = 1.92 cm[sup]2[/sup],其暗噪声的典型值为3nA,折合约1500pA/cm[sup]2[/sup]。MCP在使用中主要需要考虑的噪声来源是离子反馈(Ion Feedback,具体机理见图7)。虽然MCP工作在真空中,但总是不可避免的有残余气体分子。当MCP输出的倍增电子和残余气体分子碰撞时,会产生正离子。这些正离子在电场中会与倍增电子呈反向运动,再次轰击微通道内壁产生电子,这个过程就称为离子反馈。由于正离子反向运动是需要时间的,所以离子反馈所产生的信号与真实信号本身并不会叠加,反而成为了噪声/杂峰的重要来源。所以真空度不够时,残余气体分子过多会在实际使用中带来额外的噪声,这是特别需要注意的。就滨松的MCP产品而言,建议工作在1.3x10[sup]-4[/sup]Pa以下。不过,滨松也将在近期发布能够工作在低真空度(至1Pa)下的MCP模块,敬请关注。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/1dcbfc58-14fa-4c3f-b672-71794f3ed006.jpg[/img][/align][align=center]图7. 离子反馈示意图[/align][align=center][/align]3、增益由于MCP本身的噪声很低,所以读出端引入的噪声(主要是不能被MCP增益放大的噪声,参考图4中公式)会影响较大。具体说来,无论是单阳极输出方式中的读出电路,还是荧光屏输出方式中的荧光屏+相机,都会引入额外的噪声。所以在检测弱信号的时候,MCP采用更高的增益不仅是放大了信号,产生了更多的倍增电子,还能让整个系统得到更好的信噪比。MCP的增益主要与纵横比(α,Aspect Ratio)和电压相关。纵横比指微通道的长度与直径的比值(如图8);电压特指加在MCP两端的电压(如图1-C中所示的电压)。如图8所示,纵横比越大,MCP所能提供的增益越大;同一片MCP上所加的电压越大,增益越大。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/e4d01ca8-33ff-47d1-8628-2852f776c8c4.jpg[/img][/align][align=center]图8. MCP的增益与电压、纵横比之间的关系[/align]对于单片的MCP,当增益大于10[sup]4[/sup]的时候,MCP射出的倍增电子量变大,离子反馈所产生的噪声就很大了;所以一般不会用太高的纵横比(一般40-60,这样给1kV电压的时候就能做到10[sup]4[/sup]的增益)。如果应用中需要更高的增益,通常会把2-3片MCP叠在一起,并让前后MCP的偏角反过来(如图9),这样的反角设计,可让反馈离子难以进入第一级MCP,有效减弱离子反馈,提升信噪比。如图9所示,2-3片MCP叠在一起的增益会比较高。实际使用中,最常见的是将两片MCP叠在一起获得约10[sup]6[/sup]以上的增益。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/82381df2-ea89-48d7-9549-34e2488aa42e.jpg[/img][/align][align=center]图9. 2-3片MCP叠在一起的使用方案及效果[/align]综上所述,只要在要求的高真空环境下,MCP本身的噪音是非常低的。如果特别关注弱信号的检测,在选型和使用时主要可以考虑:1)选用大开口率(OAR)的型号,保障高探测效率;2)适当采用较高的电压,以及选择2-3片MCP叠起来使用以获得更高的增益,间接压制读出端的噪音,降低信号读出的难度。线性范围与探测上限线性范围取决于探测上限与探测下限的差值。如果一个手段(例如降低增益)既提升了探测上限,也提升了探测下限,其往往不能提升动态范围。由于MCP的探测下限与增益息息相关(参见上节),所以当希望MCP具有较大线性范围的时候,一般主要考虑如何在不影响增益的情况下提升探测上限。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/1e506fee-e7e1-455f-bae2-b0f2f2cd0160.jpg[/img][/align][align=center]图10. MCP探测上限与探测下限的参数解析[/align]MCP探测上限相关的主要参数称为最大线性输出电流(MaximumLinear Current),其绝对数值一般为3-5uA。当MCP的输出电子变多时,MCP内壁会因为大量的二次电子发射而带电,这会影响电场分布削弱接下来的倍增过程。MCP内壁所带的电荷会被带电流(strip current,参考图1-C)所中和。但是由于MCP较高的等效内阻(一般在100-1000MΩ),带电流通常会比较小,这就导致倍增电子过多时,在微通道壁上残余的电荷不能及时被中和,影响MCP内的电场分布并最终导致增益下降——此时MCP对于信号离子的响应也就不再是线性的了。由于MCP的最大线性输出电流与带电流的大小相关,所以最大线性输出电流有时会标注为带电流的百分比,如“7% of strip current”。以上述原理为基础,为了增加最大线性输出电流,得到更大的线性范围,第一个策略是采用较低等效内阻(如滨松F6584所采用的2-30MΩ)的MCP;同样的电压下,更低的电阻可以得到更大的带电流(strip current),从而提升最大线性输出以及线性范围(如图11)。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/eb17c51c-d53b-4767-8bfb-b9fdca656fb4.jpg[/img][/align][align=center]图11. 低电阻MCP所具有的大线性范围和高最大线性输出[/align]此外,滨松还提供了第二条策略,将一片MCP和一片雪崩二极管(Avalanche Diode)联用(“MCP+AD”模块),从而得到较高的线性范围和最大线性输出。在这种组合下,整个模块的增益依然有10[sup]6[/sup]左右,与两片MCP联用的增益类似——即探测下限不差。但是在MCP部分的增益只有1000-10000,相比两片MCP联用的10[sup]6[/sup]是小了2-3个数量级的,这意味着倍增电子也很少,在达到MCP的最大线性输出电流前能够接受更多的待测粒子——即探测上限很高。所以“MCP+AD”模块能够得到远超传统MCP模块的线性范围和探测上限。从参数上看,MCP+AD模块的最大线性输出电流高达230uA,远高于MCP的3-5uA。同时,由于MCP+AD模块中MCP部分的倍增电子会少于两片MCP联用的情况,整个模块的寿命也得到了延长。[align=center][img=,400,354]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/1beaeaaf-eeb9-4158-af3a-b9fd39e30ba3.jpg[/img][/align][align=center]图12. 滨松MCP+AD模块示意[/align]综上所述,如果希望MCP的探测系统具有较大的线性范围,主要可以考虑:1)选用电阻较低的型号,如滨松F6584;2)选用MCP+AD模块产品。响应速度当一个待测粒子轰击出二次电子,并反复倍增的过程中,每一个倍增电子的飞行路径是不完全相同的,所以电子到达阳极的时间(以单阳极读出的MCP模块为例)有先有后,这使信号具有一定的峰宽。随着总飞行距离的增长,各倍增电子间的飞行距离也会差别越来越大,如采用单阳极读出的MCP模块时,就能很明显地看到信号峰变宽,信号的上升时间变长。但总的来说,MCP的响应速度是很快的,上升时间通常在0.3-1.5ns。而另一类粒子探测器——电子倍增器的上升时间通常为1-5ns。MCP的响应速度主要与微通道的长度有关,长度越长,电子在其中的飞行距离越远,信号的上升时间就越长。由于MCP的增益不单取决于微通道的长度,而是取决于纵横比(等于微通道的长度/直径),所以提升响应速度的第一条策略是让MCP微通道的长度和直径等比例缩小,这样既可以增加响应速度,同时也不减弱增益(如滨松F4655-13)。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/270ccbcc-ae81-4a7d-8920-4f3750c4f777.jpg[/img][/align][align=center]图13. 增加MCP响应速度的策略[/align][align=center]等比例缩小MCP微通道的长度和直径[/align]除了MCP微通道长度,倍增电子从MCP出口飞向阳极或荧光屏也是分布在一定角度之内的。垂直飞向阳极的电子和以一定角度飞向阳极的电子,其到达阳极的时间也不一样,所以提升响应速度的第二条策略是在MCP出口和阳极之间加入额外的网状电极,对倍增电子的飞行路径进行校正,使其飞行距离更为相近。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/7eed9e72-3109-4e4b-8fa2-6b776f2aa42f.jpg[/img][/align][align=center]图14. 增加MCP响应速度的策略[/align][align=center]校正倍增电子的飞行路径[/align]空间分辨率当MCP和荧光屏联用的时候,空间分辨率也是一个非常重要的参数。单片MCP与荧光屏联用时分辨率能达到40-50um;两片MCP叠用时分辨率一般能够做到80-100um。用两级MCP会比用一级MCP的分辨率下降,因为:(1)从第一级MCP中的一个微通道出来的电子可能会进入第二级MCP的几个通道中;(2)两级MCP输出的倍增电子会更多,电子之间互斥会导致出射角度变大,降低分辨率(如图15)。为了增加空间分辨率,可以考虑:1)缩短MCP和荧光屏之间的距离,虽然电子之间互斥会导致微通道中的电子出射角度变大,但缩短距离可以削弱其对于空间分辨率的影响;2)增加MCP和荧光屏间的加速电压。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/88a2e349-ba2d-4b57-9d0e-64450400abaa.jpg[/img][/align][align=center]图15. MCP与荧光屏联用时的空间分辨率影响因素[/align]寿命和使用环境MCP的寿命和从MCP中总的出射的电子数量是相关的,所以MCP的寿命用电量表示。一般MCP的寿命在10C(库伦)或以上。作为对比,同为粒子探测器的电子倍增器其寿命仅为0.3C(总电荷数量)。此外,在同一电压下,MCP的增益会随着使用而下降,所以在信号不太弱的时候,滨松建议对于一片新的MCP可以将电压调得比参数表上的电压更低一些,这样从MCP出射的倍增电子不会那么多,有利于延长MCP的寿命。而且随着使用,可以通过逐渐增加MCP上的电压,以维持稳定的增益。在MCP的使用环境上,一般需要关注以下两个参数:# 磁场MCP对磁场的敏感程度不及PMT和电子倍增器。但磁场对MCP也是有影响的,尤其是与微通道垂直的磁场。如果MCP一定要在磁场环境中使用,尽量让磁场与微通道的长轴平行。选择合适的MCP以及合适的方位,能让MCP在2T的磁场下正常工作。# 真空度普通的MCP对真空度有着较高的要求,需要工作在1.3x10[sup]-4[/sup]Pa以下。在低真空度(即气压较高时)下,较多的气体分子会被轰击成正离子,不仅会以离子反馈的原理导致高噪声(如图7),这些额外的倍增电子(实际上是噪声)也将降低MCP的寿命。但对于一些特别的应用,真空度无法维持在很高的状态。针对这种情况,滨松也特别开发了能够工作在1Pa真空度下的MCP模块(Gen3 三级结构MCP),新品即将推出。[color=#c00000]MCP的选型参考[/color]包括MCP在内,滨松有多种粒子探测器。相对而言,MCP具有以下优势:1)MCP的探测面积较大,一般从10mm到100mm不等,其中包含了数以百万计的微通道;2)一个微通道的寿命中止并不影响整体的使用,所以MCP的寿命大大优于EM和CEM(反映为积累电荷寿命较大);3)由于MCP中微通道的长度比较短,电子在其中的飞行距离较短,所以MCP的时间响应比EM和CEM要更快一些。(反映为上升时间较短)。不过,MCP也有自己的短板,如较窄的动态范围(反应为最大输出电流)。这可以理解为MCP中打拿级之间的电势差较小,到增益的最后,已经无力驱动太多电子,导致最大输出电流具有较低的天花板。为了解决这个问题,滨松研发了MCP+AD模块(可以参见上文的介绍)。此外,针对真空度要求较高的特征,滨松即将推出的Gen3 三级结构MCP也将很大程度解决这个问题。[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/f12d6714-ed55-4fcd-8ef0-7e7dfdd7a633.jpg[/img][/align][align=center]表2.各类粒子探测器的对比[/align][b][b][/b][/b]
有兄弟姐妹用过纳米级的颗粒探测器吗?国内有销售吗? 多谢 。
求助大神,我们这一台菲希尔的XDV-µ 镀层厚度测量仪,买了不到一年就开始经常打不开高压,代理商总是说脏灰尘要清洁。刚出保一个月又打不了高压,工作人员清洁和转动了下快门马达??然后能上高压了。但光谱不正常,像条形图。供应商说探测器被搞坏了;他们说吹口气都会坏;[color=#cc0000]硅漂移探测器[/color]这么脆?
中国科技网讯 据物理学家组织网6月4日报道,美国马里兰大学纳米物理和先进材料中心的研究人员开发出一种新型热电子辐射热测量计,这种红外光敏探测器能广泛应用于生化武器的远距离探测、机场安检扫描仪等安全成像技术领域,并促进对于宇宙结构的研究等。相关研究报告发表在6月3日出版的《自然·纳米技术》杂志上。 科学家利用双层石墨烯研发了这款辐射热测量计。石墨烯具有完全零能耗的带隙,因此其能吸收任何能量形式的光子,特别是能量极低的光子,如太赫兹或红外及亚毫米波等。所谓光子带隙是指某一频率范围的波不能在此周期性结构中传播,即这种结构本身存在“禁带”。光子带隙结构能使某些波段的电磁波完全不能在其中传播,于是在频谱上形成带隙。 而石墨烯的另一特性也使其十分适合作为光子吸收器:吸收能量的电子仍能保持自身的高效,不会因为材料原子的振动而损失能量。同时,这一特性还使得石墨烯具有极低的电阻。研究人员正是基于石墨烯的这两种特性设计出了热电子辐射热测量计,它能通过测量电阻的变化而工作,这种变化是由电子吸光之后自身变热所致。 通常来说,石墨烯的电阻几乎不受温度的影响,并不适用于辐射热测量计。因此研究人员采用了一种特别的技巧:当双层石墨烯暴露于电场时,其具有一个大小适中的带隙,既可将电阻和温度联系起来,又可保持其吸收低能量红外光子的能力。 研究人员发现,在5开氏度的情况下,新型辐射热测量计可达到与现有辐射热测量计同等的灵敏度,但速度可增快1000多倍。他们推测其可在更低的温度下,超越目前所有的探测技术。 新装置作为快速、敏感、低噪声的亚毫米波探测器尤具前景。亚毫米波的光子由相对凉爽的星际分子所发出,因此很难被探测到。通过观察这些星际分子云,天文学家能够研究恒星和星系形成的早期阶段。而敏感的亚毫米波探测器能帮助构建新的天文台,确定十分遥远的年轻星系的红移和质量,从而推进有关暗能量和宇宙结构发展的研究。 虽然一些挑战仍然存在,比如双层石墨烯只能吸收很少部分的入射光,这使得新型辐射热测量计要比使用其他材料的类似设备具备更高的电阻,因而很难在高频下正常工作,但研究人员称,他们正在努力改进自身的设计以克服上述困难,其亦对石墨烯作为光电探测材料的光明前景抱有极大信心。(张巍巍) 《科技日报》(2012-06-06 二版)
想自己搭仪器,要买一些tgs探测器,dtgs或者ladtgs啥的都可以。大家知道哪里有卖的,性能如何?估计需要10个左右。
[color=#333333]全二维面探测器残余应力仪与传统一维点,线探测器残余应力仪比较区别:[/color][color=#333333](1)传统一维点,线探测器残余应力仪——sin2Ψ 1)通过测量应力引起的衍射角偏移,从而算出应力大小。测量时需要多次(一般5-7次)变X射线的入射角,并且调整一维探测器的位置找到相应入射角的衍射角 2)施加应力后,通过测角仪得到衍射角发生变化的角度,从而计算得到应力数据(2)圆形全二维面探测器残余应力仪——基于cosα方法 1)单角度一次入射后,利用二维探测器获得完整德拜环。通过比较没有应力时的德拜环和有应力状态下的变形德拜环的差别来计算应力下晶面间距的变化以及对应的应力 2)施加应力后,分析单次入射前后德拜环的变化,即可获得全部残余应力信息 世界首款基于二维探测器和cosα分析方法的新一代X射线残余应力分析仪,将利用X射线研究残余应力的测量速度和精度推到了一个全新的高度,总体说来它比传统方法具有如下优点:1,圆形全二维面探测器残余应力仪优点: 更快: 二维探测器获取完整德拜环,单角度一次入射测量即可完成测量,全过程平均约90秒 更精确:一次测量最多可获得500个数据点,用于拟合计算应力。无应力铁粉残余应力测定的精度为±2MPa(欧美标准无应力铁粉残余应力测定的精度要求为正常±6.9MPa,最大±14MPa.) 更轻松:无需测角仪,单角度一次入射即可,复杂形状和狭窄空间的测量不再困难 更方便:测量精度高, 无需冷却水、野外工作无需外部供电 更强大:有区域应力分布测量成像(Mapping)功能,软件有晶粒大小、材料织构、残余奥氏体信息分析功能2,传统一维点,线探测器残余应力仪: 1,设备笨重,不适合检测比较大的工件或设备 2,需要测角仪,每次摄入,要多点d-sin2Ψ曝光模式,互相关法计算峰位移。增加仪器成本 3,需要水冷系统,冷却液温度过高或其它流动不畅通时机器不能工作,增加仪器使用成本。 4,操作复杂,必须专业长时间培训或有经验的人员才能操作。检测时间长,每次测量必须转角,人工误差大。 5,设备故障率高,不管是,测角仪,冷却系统或测角角度有一处故障,设备就不能正常工作。 6,价格昂贵,测角仪和冷却系统大大增加了设备成本,维修费用及高。[/color]
最近因为实验室要买XRF做调研,顺便就了解了一下关键器件的一些知识,发现一个问题向大家请教一下。就是关于探测器和X射线管的Be窗的问题。探测器和射线管的Be有什么不一样吗?为什么探测器的那么薄?(很多厂家上面说的甚至有几个微米) 而射线管我看到最低的就是75微米。如果这些数据都是真实的话,那为什么不用做探测器的Be窗来做X射线管呢?是个新手,什么都不大懂,希望有大虾帮我解释一下。
如题,有国产的MCT碲镉汞探测器和傅里叶光谱仪探测器。17620310101[img]https://simg.instrument.com.cn/bbs/images/brow/em57.gif[/img]
小弟想要一个能检测波长为3.3um的热释电红外探测器,但在网上查了很久,发现都是些检测波长在5-14um的探测器。哪位大侠知道哪种型号的探测器能满足我的需求啊?劳烦告诉我型号啊,感激不尽哦!
最近单位采购,一直纠结于某款热场电镜和冷场电镜。热场电镜的景深十分出色,但分辨率较为一般,除二次电子探测器(低位和高位)外,还配了单独的背散射电子探测器、主流能谱仪、五轴马达台、红外CCD相机。。。冷场电镜的景深也不错,分辨率十分出色,出二次电子探测器外,背散射电子的探测功能通过高位探测器改变偏压实现,不是那么主流的能谱仪、三轴马达台。。。价格估计两家都做得蛮拼的。各位前辈有没有什么建议?
盖革-米勒计数器Geiger-Müller counter 气体电离探测器。是H.盖革和P.米勒在1928年发明的。与正比计数器类似,但所加的电压更高。带电粒子射入气体,在离子增殖过程中,受激原子退激,发射紫外光子,这些光子射到阴极上产生光电子,光电子向阳极漂移,又引起离子增殖,于是在管中形成自激放电。为了使之能够计数,计数器中充有有机气体或卤素蒸气,能吸收光子,起到猝熄作用。盖革-米勒计数器优点是灵敏度高,脉冲幅度大,缺点是不能快速计数。1908年,德国物理学家盖革(Hans Wilhelm Geiger,1882-1945)(左图)按照卢瑟福(E. Ernest Rutherford,1871~1937)的要求,设计制成了一台α粒子计数器。卢瑟福和盖革利用这一计数器对α粒子进行了探测。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/12/200912291700_192758_1615922_3.jpg[/img]1909年盖革和马斯登(Ernest Marsden,1889-1970)在实验中发现α粒子碰在金箔上偶尔会发生极大角度的偏折。卢瑟福对这个实验的各种参数作了详细分析,于1911年提出了原子的有核模型。 从1920年起,盖革和德国物理学家米勒(E. Walther Muller,1905-1979)对计数器作了许多改进,灵敏度得到很大提高,被称为盖革-米勒计数器,应用十分广泛。 盖革-米勒计数器是根据射线能使气体电离的性能制成的,是最常用的一种金属丝计数器。两端用绝缘物质封闭的金属管内贮有低压气体,沿管的轴线装了金属丝,在金属丝和管壁之间用电池组产生一定的电压(比管内气体的击穿电压稍低),管内没有射线穿过时,气体不放电。当某种射线的一个高速粒子进入管内时,能够使管内气体原子电离,释放出几个自由电子,并在电压的作用下飞向金属丝(上图)。 这些电子沿途又电离气体的其它原子,释放出更多的电子。越来越多的电子再接连电离越来越多的气体原子,终于使管内气体成为导电体,在丝极与管壁之间产生迅速的气体放电现象。从而有一个脉冲电流输入放大器,并有接于放大器输出端的计数器接受。计数器自动地记录下每个粒子飞入管内时的放电,由此可检测出粒子的数目。
欲买用于NDIR红外分析的探测器,推荐几款性价比好的 热释电探测器, 热电偶和热电堆也行, 碲镉汞探测器也行 发一份详细资料到信箱augustcool214@sina.com.cn,谢谢 最好有报价(大概)
高速响应的中波红外探测器在自由空间光通信和频率梳光谱学等新兴领域的需求逐渐增加。中长波XB?n势垒型红外光探测器对暗电流等散粒噪声具有抑制作用。近期,由中国科学院半导体研究所、昆明物理研究所、中国科学院大学和陆装驻重庆军代局驻昆明地区第一军代室组成的科研团队在《红外与毫米波学报》期刊上发表了以“非制冷势垒型InAsSb基高速中波红外探测器”为主题的文章。该文章第一作者为贾春阳,通讯作者为赵俊总工程师和张逸韵研究员。本工作制备了不同直径的nBn和pBn结构的中波InAsSb/AlAsSb红外接地-信号-接地(GSG)探测器。对制备的探测器进行了变温暗电流特性,结电容特性和室温射频响应特性的表征。[align=center][size=18px][back=#ffff00][b]材料生长、器件制备和测试[/b][/back][/size][/align]通过固态源分子束外延装置在2英寸的n型Te-GaSb衬底上外延生长nBn和pBn器件。势垒型器件的生长过程如下所示:先在衬底上生长GaSb缓冲层来平整表面以及减少应力和位错,接着生长重掺杂(101? cm?3)n型InAsSb接触层,然后生长2.5 μm厚的非故意掺杂(101? cm?3)InAsSb体材料吸收层。之后生长了150 nm厚的AlAsSb/AlSb数字合金电子势垒层,通过插入超薄的AlSb层实现了吸收区和势垒层的价带偏移的显著减少,有助于空穴向接触电极的传输,同时有效阻止电子以减小暗电流。最后分别生长300 nm厚的重掺杂(101? cm?3)n型InAsSb和p型GaSb接触层用于形成nBn和pBn器件结构。其中,Si和Be分别被用作n型和p型掺杂源。生长后,通过原子力显微镜(D3100,Veeco,USA)和高分辨X射线衍射仪(Bede D1,United Kingdom)对晶片进行表征以确保获得高质量的材料质量。通过激光划片将2英寸的外延片划裂为1×1 cm2的样片。样片经过标准工艺处理,包括台面定义、钝化和金属蒸镀工艺,制成直径从10 μm到100 μm的圆形台面单管探测器。台面定义工艺包括通过电感耦合等离子体(ICP)和柠檬酸基混合溶液进行的干法刻蚀和湿法腐蚀工艺,以去除器件侧壁上的离子诱导损伤和表面态。器件的金属电极需要与射频探针进行耦合来测试器件的射频响应特性,因此包括三个电极分别为Ground(接地)、Signal(信号)和Ground,其中两个Ground电极相连,与下接触层形成欧姆接触,Signal电极与上接触层形成欧姆接触,如图1(c)和(f)所示。通过低温探针台和半导体参数分析仪(Keithley 4200,America)测试器件77 K-300 K范围的电学特性。器件的光学响应特性在之前的工作中介绍过,在300 K下光电探测器截止波长约为4.8 μm,与InAsSb吸收层的带隙一致。在300 K和反向偏置为450 mV时,饱和量子效率在55%-60%。通过探针台和频率响应范围10 MHz-67 GHz的矢量网络分析仪(Keysight PNA-XN5247B,America)对器件进行射频响应特性测试。[align=center][size=18px][back=#ffff00][b]结果与讨论[/b][/back][/size][/align][b]材料质量表征[/b]图1(a)和(d)的X射线衍射谱结果显示,从左到右的谱线峰分别对应于InAsSb吸收层和GaSb缓冲层/衬底。其中,nBn和pBn外延片的InAsSb吸收区的峰值分别出现在60.69度和60.67度,GaSb衬底的峰值则出现在60.72度。因此,InAsSb吸收层与GaSb 衬底的晶格失配分别为-108 acsec和-180 acsec,符合预期,表明nBn和pBn器件的InAsSb吸收区和GaSb衬底几乎是晶格匹配的生长条件。因此,nBn和pBn外延片都具有良好的材料质量。原子力显微镜扫描的结果在图1的(b)和(e)中,显示出生长后的nBn和pBn外延片具有良好的表面形貌。在一个5×5 μm2的区域内,nBn和pBn外延片的均方根粗糙度分别为1.7 ?和2.1 ?。[align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/92230b98-4dac-4ee0-aeaa-282dcd342995.jpg[/img][/align][align=center][color=#0070c0]图1 (a)和(a)分别为nBn和pBn外延片的X射线衍射谱;(b)和(e)分别为nBn和pBn外延片的原子力显微扫描图;(c)和(f)分别为制备的圆形GSG探测器的光学照片和扫描电子照片[/color][/align][b]器件的变温暗电流特性[/b]图2(a)显示了器件直径90 μm的nBn和pBn探测器单管芯片的温度依赖暗电流密度-电压曲线,通过在连接到Keithley 4200半导体参数分析仪的低温探针台上进行测量。图2(b)显示了件直径90 μm的nBn和pBn探测器在77 K-300 K下的微分电阻和器件面积的乘积R?A随反向偏压的变化曲线,温度下降的梯度(STEP)为25 K。图2(c)显示了在400 mV反向偏压下,nBn和pBn探测器表现出的从77 K到300 K的R?A与温度倒数(1000/T)之间的关系,温度变化的梯度(STEP)为25 K。[align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/a8f8001f-cd03-42f4-a32f-8b1acc94131d.jpg[/img][/align][align=center][color=#0070c0]图2 从77K到300K温度下直径90 μm的nBn和pBn探测器单管芯片(a)暗电流密度-电压曲线;(b)微分电阻和器件面积的乘积R?A随反向偏压的变化曲线;(c)R?A随温度倒数变化曲线[/color][/align][b]器件暗电流的尺寸效应[/b]由于势垒型红外探测器对于体内暗电流可以起到较好的抑制作用,因此研究人员关注与台面周长和面积有关的表面泄露暗电流,进一步抑制表面漏电流可以进一步提高探测器的工作性能。图3(a)显示了从20 μm到100 μm直径的nBn和pBn器件于室温工作的暗电流密度和电压关系,尺寸变化的梯度(STEP)为10 μm。图3(b)显示从20 μm-100 μm的nBn和pBn探测器的微分电阻和台面面积的乘积R?A随反向偏压的变化曲线。图3(d)中pBn器件的相对平缓的拟合曲线说明了具有较高的侧壁电阻率,根据斜率的倒数计算出约为1.7×10? Ωcm。[align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/e7fba8aa-eabe-40a4-a863-6ebcdd264744.jpg[/img][/align][align=center][color=#0070c0]图3 从20 μm到100 μm直径的nBn和pBn器件于室温下的(a)暗电流密度和电压变化曲线和(b)R?A随反向偏压的变化曲线;(c)在400 mV反偏时,pBn和nBn器件R?A随台面直径的变化;(d)(R?A)?1与周长对面积(P/A)变化曲线[/color][/align][b]器件的结电容[/b]图4(a)显示了使用Keithley 4200 CV模块在室温下不同直径的nBn和pBn探测器的结电容随反向偏压的变化曲线,器件直径从20 μm到100 μm按照10 μm梯度(STEP)变化。对于势垒层完全耗尽的pBn探测器,预期器件电容将由AlAsSb/AlSb势垒层电容和InAsSb吸收区耗尽层电容的串联组合给出,其中包括势垒层和上接触层侧的InAsSb耗尽区。[align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/c09b63df-6442-42f2-b548-df4f539db6eb.jpg[/img][/align][align=center][color=#0070c0]图4 (a)在室温下不同直径的nBn和pBn探测器的结电容随反向偏压的变化曲线;(b)反偏400 mV下结电容与台面直径的变化曲线。[/color][/align][b]器件的射频响应特性[/b]通过Keysight PNA-X N5247B矢量网络分析仪、探针台和飞秒激光光源,在室温和0-3 V反向偏压下,对不同尺寸的nBn和pBn探测器在10 MHz至67 GHz之间进行了射频响应特性测试。根据图5推算出在3V反向偏压下的40 μm、50 μm、70 μm、80 μm、90 μm、100 μm直径的圆形nBn和pBn红外探测器的3 dB截止频率(f3dB)。势垒型探测器内部载流子输运过程类似光电导探测器,表面载流子寿命对响应速度会产生影响。[align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/95acbbf7-8557-4619-b4cd-5829d636aced.jpg[/img][/align][align=center][color=#0070c0]图5 在300 K下施加-3V偏压的40 μm、50 μm、70 μm、80 μm、90 μm、100 μm直径的nBn和pBn探测器的归一化频率响应图[/color][/align][align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/541829b0-a336-4b7e-a75b-0a15f8dfd06a.jpg[/img][/align][align=center][color=#0070c0]图6 不同尺寸的nBn和pBn探测器(a)3 dB截止频率随反向偏压变化曲线;(b)在3 V反向偏压下的3 dB截止频率随台面直径变化曲线[/color][/align]图6(a)展示了对不同尺寸的nBn和pBn探测器,在0-3 V反向偏压范围内的3 dB截止频率的结果。随着反向偏压的增大,不同尺寸的器件的3 dB带宽也随之增大。因此,在图6(a)中观察到在低反向偏压下nBn和pBn器件的响应较慢,nBn探测器的截止频率落在60 MHz-320 MHz之间而pBn探测器的截止频率落在70 MHz-750 MHz之间;随着施加偏压的增加,截止频率增加,nBn和pBn器件最高可以达到反向偏压3V下的2.02 GHz和2.62 GHz。pBn器件的响应速度相较于nBn器件提升了约29.7%。[align=center][size=18px][back=#ffff00][b]结论[/b][/back][/size][/align]通过分子束外延法在锑化镓衬底上生长了两种势垒型结构nBn和pBn的InAsSb/AlAsSb/AlSb基中波红外光探测器,经过台面定义、工艺钝化工艺和金属蒸镀工艺制备了可用于射频响应特性测试的GSG探测器。XRD和AFM的结果表示两种结构的外延片都具有较好的晶体质量。探测器的暗电流测试结果表明,在室温和反向偏压400 mV工作时,直径90 μm的pBn器件相较于nBn器件表现出更低的暗电流密度0.145 A/cm2,说明了该器件在室温非制冷环境下表现出低噪声。不同台面直径的探测器的暗电流测试表明,pBn器件的表面电阻率约为1.7×10? Ωcm,对照的nBn器件的表面电阻率为3.1×103 Ωcm,而pBn和nBn的R?A体积项的贡献分别为16.60 Ωcm2和5.27 Ωcm2。探测器的电容测试结果表明,可零偏压工作的pBn探测器具有完全耗尽的势垒层和部分耗尽的吸收区,nBn的吸收区也存在部分耗尽。探测器的射频响应特性表明,直径90 μm的pBn器件的响应速度在室温和3 V反向偏压下可达2.62 GHz,对照的nBn器件的响应速度仅为2.02 GHz,相比提升了约29.7%。初步实现了在中红外波段下可快速探测的室温非制冷势垒型光探测器,对室温中波高速红外探测器及光通讯模块提供技术路线参考。[b]论文链接:[/b][url]http://journal.sitp.ac.cn/hwyhmb/hwyhmbcn/article/abstract/2023157[/url][来源:MEMS][align=right][/align]
现如今什么都讲究个专业,连拾荒这种看似纯体力活也得靠技术。现在废金属越来越不好找了,加上废铁废铜价格一直不错,拾荒队伍也日益庞大,竞争越来越激烈。来自山东郯城的拾荒人孟某花了一千多元钱购置了一只金属探测器,使得他近日的经济效益大增。据孟某引见,废金属越来越不好找了,他便学着同行的样子从外地购置了这种“先进仪器”。曾经运用了20多天,“产量”翻了好几倍,共拾取了500多公斤废金属。他还透露,这种仪器在青岛曾经有七八台了。 在长沙,遇到枯水期的湘江里也吸引了许多装备精良的来寻宝。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/12/201012231553_269346_2194003_3.jpg 据说,这种探测器全长约1.5米,操作时按下按钮,一旦发现有金属,指针就会转动,探测器就会发出“嘟嘟”的蜂鸣声,金属的体积越大,蜂鸣声也就越大。据拾荒者引见,除了这种小型的,还有一种大的,探测的深度到达3米。探测器对铁、铝、铜等金属很敏感,半个香烟盒大小的金属埋在地下也能探测出来。
我准备用尼高利的FTIR测量1-2.5微米的光致发光光谱,在别的实验室比较了多款探测器的性能,已经知道必须用制冷的扩展型InGaAs探测器才能测量到我的样品的微弱的荧光信号(尼高利只提供电制冷的探测器,灵敏度达不到我的要求,我需要的是液氮制冷,这样探测率可以提高一个数量级)。现在我想请教大家,这种类型的InGaAs探测器除了日本的滨松公司HAMAMATSU,还有那家公司提供?那家公司的探测器的性能最好?是买探测面积1毫米的,还是3毫米的好?探测器同光谱仪连接的时候,有哪些参数比较关键?