Приймачі випромінювання
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Приймачі випромінювання

Приймачі випромінювання, пристрої для перетворення сигналів електромагнітного випромінювання (у діапазоні від рентгенівських променів з довжиною хвилі l = 10 -9 см до радіохвиль з l = 10 -1 см, про приймачі електромагнітного випромінювання з меншою довжиною хвилі див.(дивися) в ст. Детектори ядерних випромінювань ) у сигнали ін. фізичної природи з метою їх виявлення і використання (вивчення) інформації, яку вони несуть. П. і. часто є одними з основних вузлів автоматичних приладів і систем управління. Вони грають важливу роль в наукових дослідженнях, наприклад в спектроскопії, квантовій електроніці і астрономії. Перетворення сигналів в П. і. здійснюється в процесі взаємодії поля електромагнітного випромінювання з тією або іншою речовиною; поле змінює енергетичні стани електронів, атомів або молекул речовини, і ці зміни реєструються.

  Існують різні типи П. і., у яких використовуються речовини в різних агрегатних станах. Так, наприклад, випромінювання може іонізовать газ, викликаючи в нім електричний розряд; в цьому випадку реєструється імпульс струму або напруги, а П. і. називається лічильником фотонів. Можлива реєстрація збільшення об'єму газу, що нагрівається поглиненим випромінюванням; такий принцип дії оптико-акустичних (пневматичних) П. і., які можуть працювати у всієї вказаної області спектру, але частіше застосовуються в далекої інфрачервоної (ГИК) області в діапазоні довжин хвиль 50—1000 мкм. найобширнішу групу складають П. і. з чутливої до випромінювання твердої речовини. До них відносяться болометри, в яких при поглинанні випромінювання міняється опір електричному струму; термоелементи, реакція яких на нагрів випромінюванням полягає в появі термо-едс; піроелектричні П. і., що виготовляються з кристалів сегнетоелектріков при взаємодії з випромінюванням на їх поверхні з'являється статичний електричний заряд. Всі ці П. і. відносяться до тепловим П. і., т.к. в механізмі перетворення енергії в них основну роль грає нагрів речовини випромінюванням. Вони застосовуються у всієї даної області спектру.

  У фотоелектричних П. і. випромінювання безпосередньо впливає на електрони речовини (головним чином в явищах зовнішнього і внутрішнього фотоефекту ) . Фотоелементи і фотоелектронні помножувачі (зовнішній фотоефект, або фотоелектронна емісія ) використовуються в основному при l < 1 2 мкм, тоді як фотоопори (див. Фоторезистор ), фотодіоди і ін. П. і. з внутрішнім фотоефектом чутливі до випромінювання аж до субміліметрового радіодіапазону. При коротших l з даної області спектру фотоелектронні помножувачі і напівпровідникові лавинні фотодіоди можуть працювати в режимі лічильників фотонів (існують також лічильники фотонів, в яких використовується ефект іонізації рідини або твердого тіла випромінюванням). У далекому ГИК і субміліметровому діапазонах застосовують П. і., у яких фотони не змінюють концентрацію електронів провідності в твердому телі, а або змінюють їх рухливість (див. Рухливість іонів і електронів ) , або чинять тиск на електрони шляхом передачі ним імпульсу (ефект захоплення електронів фотонами, детальніше див.(дивися) Приймачі світла ) . Фотоелектричні П. і. для діапазону 5—1000 мкм вимагають охолоджування до 4—77 До , причому їх робоча температура має бути тим нижче, чим більше довжина хвилі реєстрованого випромінювання. При низьких робочих температурах для прийому випромінювання використовується також явище надпровідності і пов'язані з ним ефекти (П. і., засновані на Джозефсона ефекті, надпровідні болометричні П. і. і ін.).

  Поряд з одноелементними П. і. існують багатоелементні П. і. з окремими приймальними елементами, дискретно або безперервно розподіленими по поверхні. Вони служать для здобуття двовимірного зображення випромінюючого об'єкту. Класичним прикладом таких П. і. є фотопластини і фотоплівки. До них відносяться також електроннооптичні перетворювачі (працюють при l £ 1,2 мкм ) , телевізійні передавальні трубки, люмінесцентні перетворювачі (з т.з. тепловим гасінням для всієї даної області спектру і «вспишечниє» для випромінювання з l ~ 2 мкм ) , багатомайданчикові напівпровідникові болометри і фотоопори (з сірчистого свинцю — до l ~ 3,5 мкм, з сурм'янистого індія — до l ~ 5,5 мкм ) , евапорографи, в яких випаровується плівка масла, що нагрівається випромінюванням, і пр.

  Важливий параметр будь-якого П. і. — відношення корисного сигналу до рівня перешкод; в процесі перетворення П. і. не повинен істотно погіршувати цю величину. Здатність П. і. реєструвати сигнали мінімальної тривалості характеризується його постійною часу. Для практичних цілей важливі такі характеристики П. і., як коефіцієнт перетворення і порогова чутливість — величина мінімального сигналу, П., що виявляється, і. Чутливість кращих лічильників і фотопомножувачів така, що дозволяє реєструвати окремі фотони падаючого випромінювання. П. і. ГИК діапазону менш чутливі. Величина D*, зворотна пороговій чутливості П. і., віднесеної до одиниці смуги робочих частот і до одиниці площі приймальної поверхні, для теплових П. і. досягає 10 9 , для фотоелектричних — 10 12 (для l ~ 3 мкм ) і 10 10 —10 11 (для l ~ 1000 мкм ) , постійна часу електроннооптичних перетворювачів — до 10 -12 сік, спеціальних фотоелементів — до 10 -9 сік, фотоелектричних П. і. з внутрішнім фотоефектом — 10 -7 сік, в деяких випадках (наприклад, в домішкових фотоопорів) — до 10 -10 сік, теплових П. і. — до 10 -9 сік, але частіше (при високих D* ) 10 -2 10 -3 сек.

  М. Н. Марков.