光电探测技术PDF电子书下载

第1章　光电探测技术基础 1

1.1　辐射度量与光度量的基础知识 1

1.1.1　光的本质 1

1.1.2　辐射度的基本物理量 2

1.1.3　光度的基本物理量 4

1.1.4　热辐射的基本物理量 7

1.1.5　辐射度与光度中的基本定律 8

1.2　半导体的基础知识 12

1.2.1　能带理论 12

1.2.2　热平衡载流子 15

1.2.3　非平衡载流子 16

1.2.4　载流子的运动 20

1.3　光电检测器件的基本物理效应 22

1.3.1　光电子发射效应 22

1.3.2　内光电效应（光电导效应与光伏效应） 25

1.3.3　光热效应 28

1.3.4　热效应和光效应的差别 31

1.4　光电检测器件的特性参量 31

1.4.1　光电探测器的噪声 31

1.4.2　有关响应方面的特性参数 34

1.4.3　其他参数 36

思考题与习题 37

第2章　常用探测器光源 39

2.1　发光二极管 39

2.1.1　发光二极管原理 39

2.1.2　发光二极管的特性参数 40

2.1.3　发光二极管的应用 42

2.2　激光器 44

2.2.1　激光器的工作原理 44

2.2.2　激光器的类型 44

2.2.3　激光的特性 46

2.3　热辐射光源与气体放电光源 48

2.3.1　热辐射光源 48

2.3.2　气体放电光源 50

思考题与习题 53

第3章　半导体光电探测器件 54

3.1　光电导器件 54

3.1.1　光敏电阻材料与电极结构 54

3.1.2　光敏电阻的主要特征 55

3.1.3　光电导探测器的噪声 59

3.1.4　几种常用的光敏电阻 59

3.2　光电池 62

3.2.1　硅光电池的基本结构和工作原理 62

3.2.2　硅光电池的特性参数 63

3.2.3　光电池的应用 66

3.3　光电二极管与光电三极管 66

3.3.1　光电二极管 66

3.3.2　光电三极管 74

思考题与习题 79

第4章　真空探测器件 80

4.1　光电倍增管 80

4.1.1　光电倍增管（PMT）的结构与工作原理 80

4.1.2　工作特性参数 83

4.2　光电倍增管的应用 86

4.2.1　光谱测量 86

4.2.2　细胞分类 91

4.3　各种光电检测器件的性能比较和应用选择 91

4.3.1　接收光信号的方式 91

4.3.2　各种光电检测器件的性能比较 92

4.3.3　光电检测器件的应用选择 92

思考题与习题 94

第5章　光电成像探测器件 96

5.1　光电成像器件的基本特性 96

5.1.1　光谱响应 96

5.1.2　转换特性 97

5.1.3　分辨率 98

5.2　光电成像原理 98

5.3　变像管、像增强管、摄像管 99

5.3.1　像管的结构与工作原理 99

5.3.2　像管的主要特性 101

5.3.3　变像管与像增强管 101

5.3.4　摄像管 103

5.4　电荷耦合器件（CCD） 106

5.4.1　CCD的基本结构与工作原理 106

5.4.2　信号的输入与输出 108

5.4.3　CCD的物理特性 110

5.4.4　CCD摄像器件 111

5.4.5　CCD的性能与应用 113

思考题与习题 115

第6章　光电耦合器件与象限探测器 116

6.1　光电耦合器件 116

6.1.1　光电耦合器件的结构类型和组合方式 116

6.1.2　光电耦合器件的基本特性 117

6.1.3　光电耦合器件的特点及应用 119

6.2　象限探测器 121

6.2.1　PSD 121

6.2.2　四象限探测器 122

思考题与习题 127

第7章　热电探测器件 128

7.1　热电探测器件的基本原理 128

7.1.1　热回路方程 128

7.1.2　热电探测器的共性 129

7.2　热电偶和热电堆 129

7.3　测辐射热计 131

7.4　热释电探测器 133

7.4.1　热释电探测器的工作原理 133

7.4.2　噪声等效功率 135

7.4.3　热释电探测器的阻抗特性 135

7.4.4　几种常用的热释电探测器 136

思考题与习题 137

第8章　光电探测信号的变换及技术 138

8.1　光电探测变换的基本形式与类型 138

8.1.1　光电探测变换的基本形式 138

8.1.2　光电变换的类型 140

8.2　光电探测的基本方法 141

8.2.1　光通量的幅度测量 142

8.2.2　光通量的频率测量 145

8.2.3　光通量的相位和时间测量 147

8.3　简单光学目标的空间探测 150

8.3.1　几何中心检测法 151

8.3.2　亮度中心检测法 154

8.4　物理变换的光电探测方法 155

8.4.1　光电干涉测量技术 155

8.4.2　单频光相干的条纹检测 157

8.4.3　双频光相干的差频检测 160

8.5　光学图像的扫描 165

8.5.1　扫描的基本原理和分类 165

8.5.2　图像扫描 168

8.5.3　实体扫描 171

思考题与习题 174

第9章　光电信号的探检测方式 176

9.1　尺寸探测检测 176

9.1.1　微小尺寸的检测 176

9.1.2　小尺寸的检测 177

9.1.3　大尺寸的检测 179

9.1.4　物体轮廓尺寸的检测 179

9.2　表面缺陷检测 180

9.2.1　透射法 180

9.2.2　反射法 181

9.3　干涉图形的检测 181

9.4　轴向测距 182

9.4.1　像点轴上偏移检测的光焦点法 182

9.4.2　像点轴外偏移检测的像偏移法 183

第10章　光电探测技术的应用 185

10.1　光电检测在遥感方面的应用 185

10.1.1　遥感仪简介 186

10.1.2　遥感测量原理 186

10.1.3　机载红外相机工作原理 187

10.1.4　机载多波段扫描仪 187

10.2　光电检测在原子吸收光谱分析中的应用 188

10.2.1　基本原理 188

10.2.2　原子吸收分光光度计的组成 189

10.3　光电检测在机械量检测中的应用 191

10.3.1　光电检测机械量的基本原理 191

10.3.2　硬度的光电探测 193

10.3.3　流量的光电探测 194

10.3.4　光电扫描温度计（热像仪） 196

参考文献 198