ПРИЁМНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ
устройства
для преобразования сигналов электромагнитного излучения (в диапазоне
от рентгеновских лучей с длиной волны X = 10-9 см до
радиоволн с X = 10-1 см, о приёмниках электромагнитного
излучения с меньшей длиной волны см. в ст. Детекторы ядерных излучений)
в
сигналы др. физической природы с целью их обнаружения и использования (изучения)
информации, к-рую они несут. П. и. часто являются одними из осн. узлов
автоматич. приборов и систем управления. Они играют важную роль в науч.
исследованиях, напр. в спектроскопии, квантовой электронике
и астрономии.
Преобразование сигналов в П. и. осуществляется в процессе взаимодействия
поля электромагнитного излучения с тем или иным веществом; поле изменяет
энергетич. состояния электронов, атомов или молекул вещества, и эти изменения
регистрируются.
Существуют различные типы П. и., в к-рых
используются вещества в разных агрегатных состояниях. Так, напр., излучение
может ионизовать газ, вызывая в нём электрич. разряд; в этом случае регистрируется
импульс тока или напряжения, а П. и. наз. счётчиком фотонов. Возможна регистрация
увеличения объёма газа, нагреваемого поглощённым излучением; таков принцип
действия оптико-акустических (пневматических) П. и., к-рые могут работать
во всей указанной области спектра, но чаще применяются в далёкой инфракрасной
(ИК) области в диапазоне длин волн 50-1000 мкм. Самую обширную группу
составляют П. и. из чувствительного к излучению твёрдого вещества. К ним
относятся болометры, у к-рых при поглощении излучения меняется сопротивление
электрич. току; термоэлементы, реакция к-рых на нагрев излучением
состоит в появлении термо-эдс; пироэлектрические П. и., изготовляемые из
кристаллов сегнетоэлектриков - при взаимодействии с излучением на
их поверхности появляется статич. электрич. заряд. Все эти П. и. относятся
к тепловым П. и., т. к. в механизме преобразования энергии в них осн. роль
играет нагрев вещества излучением. Они применяются во всей рассматриваемой
области спектра.
В фотоэлектрических П. и. излучение непосредственно
воздействует на электроны вещества (гл. обр. в явлениях внешнего и внутреннего
фотоэффекта).
Фотоэлементы и фотоэлектронные умножители (внеш. фотоэффект,
или фотоэлектронная эмиссия) используются в осн. при
Х<1-2
мкм,
в то время как фотосопротивления (см. Фоторезистор), фотодиоды
и
др. П. и. с внутр. фотоэффектом чувствительны к излучению вплоть до субмиллиметрового
радиодиапазона. При более коротких X из рассматриваемой области спектра
фотоэлектронные умножители и полупроводниковые лавинные фотодиоды могут
работать в режиме счётчиков фотонов (существуют также счётчики фотонов,
в к-рых используется эффект ионизации жидкости или твёрдого тела излучением).
В далёком ИК и субмиллиметровом диапазонах применяют П. и., в к-рых фотоны
не изменяют концентрацию электронов проводимости в твёрдом теле, а либо
изменяют их подвижность (см. Подвижность ионов и электронов),
либо
оказывают давление на электроны путём передачи им импульса (эффект увлечения
электронов фотонами, подробнее см. Приёмники света). Фотоэлектрич.
П. и. для диапазона 5-1000 мкм требуют охлаждения до 4-77
К, причём их рабочая темп-ра должна быть тем ниже, чем больше длина волны
регистрируемого излучения. При низких рабочих темп-pax для приёма излучения
используется также явление сверхпроводимости и связанные с ним эффекты
(П. и., основанные на Джозефсона эффекте, сверхпроводящие болометрич.
П. и. и др.).
Наряду с одноэлементными П. и. существуют
многоэлементные П. и. с отд. приёмными элементами, дискретно или непрерывно
распределёнными по поверхности. Они служат для получения двумерного изображения
излучающего объекта. Классич. примером таких П. и. являются фотопластинки
и фотоплёнки. К ним относятся также электроннооптические преобразователи
(работают
при Х=<1,2 мкм), телевизионные передающие трубки, люминесцентные
преобразователи (с т. н. тепловым гашением для всей рассматриваемой области
спектра и "вспышечные" для излучения с Х2
мкм), многоплощадочные
полупроводниковые болометры и фотосопротивления (из сернистого свинца -до
X
3,5 мкм, из сурьмянистого индия-до
Х5,5 мкм),
эвапорографы,
в к-рых испаряется нагреваемая излучением плёнка масла, и пр.
Важный параметр любого П. и.- отношение
полезного сигнала к уровню помех; в процессе преобразования П. и. не должен
существенно ухудшать эту величину. Способность П. и. регистрировать сигналы
минимальной длительности характеризуется его постоянной времени. Для практич.
целей важны такие характеристики П. и., как коэфф. преобразования и пороговая
чувствительность - величина минимального сигнала, обнаруживаемого П. и.
Чувствительность лучших счётчиков и фотоумножителей такова, что позволяет
регистрировать отд. фотоны падающего излучения. П. и. ИК диапазона менее
чувствительны. Величина D*, обратная пороговой чувствительности П. и.,
отнесённой к единице полосы рабочих частот и к единице площади приёмной
поверхности, для тепловых П. и. достигает 109, для фотоэлектрических
- 1012 (для Х3 мкм) и 1010 -1011
(для Х-1000 мкм); постоянная времени электроннооптич. преобразователей
- до 10-12 сек, спец. фотоэлементов - до 10-9сек,
фотоэлектрич.
П. и. с внутр. фотоэффектом - 10-7сек,
в нек-рых случаях
(напр., у примесных фотосопротивлений) - до 10-10сек, тепловых
П. и.- до 109 сек,
но чаще (при высоких D*) 10-2-10-3
сек.
М. Н. Марков.
А Б В Г Д Е Ё 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