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什么是紫外线传感器

 发布时间:2021-03-11 点击量:628

紫外线传感器是传感器的一种,可以利用光敏元件通过光伏模式和光导模式将紫外线信号转换为可测量的电信号。紫外线传感器是基于单纯的硅,但是根据美国国家标准与技术研究院的指示,单纯的硅二极管也响应可见光,形成本来不需要的电信号,导致精度不高。而GaN的紫外线传感器,其精度远远高于单晶硅的精度,成为常用的紫外线传感器材料。

随着电子计算机的广泛应用, 为计算机服务的各类传感技术受到越来越多的重视。 紫外线传感器能检查到人感官觉察不到的紫外线 , 又能避免日光 、 灯光和其它常见光源的干扰, 对火陷的发现和熄火保护 、特殊场所的光电控制都是很有用的 。?

紫外线传感器的结构分类

目前国内外有使用价值的紫外管可以按阴极形状分为球形、丝形 、平板形结构 , 均为二极管的电极结构形式 , 其外壳的形状和材料种类是为使用要求设计的 , 从工作状态上看 , 以电极形状分类进行分析较合适些。

1、丝状电极结构 

这类管子的电极一般是由两根或多根对称的金属丝组成 , 这是紫外管早期 的一种结构形式 , 多用纯度高的钨丝或铂丝 , 距离较近的平行线是工作区。 

由于紫外管完全靠电极表面的光电子发射效应 , 然后利用气体倍增获得较 强的信号,其光谱响应范围取决于阴极材料的逸出功。在光电子发射过程中,光子的波长越短能量越高 , 即使量很少也能激发电子克服逸出功飞出阴极表面 。 能量低的光子即使数量很多也不能激发出阴极表面的电子。在紫外管中对阴极材料表面纯度要求非常高,否则就会影响到光谱的范围而失去使用价值 , 采用对称的丝状结构是为了工艺处理的方便 , 尽可能避免其它物质对电极的污染 。 

这类管子的特点是可以在交流状态下工作,工作电流较大,使用线路简单,可以利用适当的工艺处理去掉电极表面的杂质 , 但视角灵敏度波动比较大 , 工作区容易产生发射不均匀的现象。

2、球形阴极结构 

为了充分避免效应,使光电子发射更加稳定和均匀,需要把工作区域在阴极上固定,因为紫外管是靠光电子发射和气体倍增来完成光信号转变成电信号并加以放大的 , 一般在电极较近的区域 , 光发射利用率高,由此设计出点式结构球形阴极的紫外管 。

无论光子从哪个角度辐射到半球形的阴极上,放电区域总是在靠近阳极的半球形顶点上。因为阴极有效面积小 , 所以管子的工作电流一般小于0.3mA,但它的视角较宽而且视角灵敏度比较均匀, 特别适合于火情预报的场所 , 还可用聚焦的方法提高灵敏度。

在管内把阳极制成半球形反射面 , 如美国的耐540°C高温的紫外光敏管 。使接受到的紫外辐射反射到中心的阴极 , 提高管子的灵敏度 , 因为远紫外辐射具有可见光一样的直线传播和反射的效应 。

3、平板阴极结构

紫外管的灵敏度取决于阴极上接收到远紫外辐射的光子的多少,阴极面积越大 , 接收概率就越高 , 从而使阴极上有更多的电子逸出 , 在外加高压的电场作用下被加速并与管内气体分子碰撞而使气体分子电离 , 电离后产生的电子再与气体分子碰撞 , 这样循环的运动将使管内气体放电。这种雪崩式放电的机会取决于阴极上的光电子发射效应。为了提高灵敏度,近年来又研制和发展了一种平板形阴极结构的紫外管。

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