113) Спектраль­ная чувствительность и обнаружительная способность.

Спектральная чувствительность приёмника оптического излучения - отношение изменения сигнала на выходе приёмника (или фотометра) к потоку или энергии монохроматического излучения, вызвавшего это изменение. С. ч. есть функция длины волны или др. спектральной характеристики оптического излучения - частоты, волнового числа, энергии фотона. Функция остаётся неизменной только в пределах линейного динамического диапазона приёмника или фотометра. При экспериментального определении на вход приёмника подают оптическое излучение в достаточно узком спектральном интервале , выделяемом к.-л. спектральным прибором.

Понятие С. ч. применяется также к нелинейным приёмникам оптического излучения и даже к биол. объектам, реакция которых на оптическое излучение не описывается количественной мерой. В фотобиологии С. ч. обычно наз. спектром действия. Для нелинейных приёмников С. ч. есть отношение реакции объекта к энергетической фотометрической величине [напр., потоку излучения ], характеризующей воздействующее на объект квазимонохроматическое оптическое излучение.

Возможны два способа определения С. ч.:

1) при постоянных значениях , применяемых квазимонохроматических потоков излучения;

2) при одинаковой реакции приёмника на квазимонохроматические потоки излучения. Второй способ определения не требует количественной оценки реакций, поэтому применим и к приёмникам, которыми устанавливают только одинаковое воздействие сравниваемых квазимонохроматических потоков оптического излучения.

Обнаружительная способность - величина обратная величине минимального потока излучения, который вызывает на выходе сигнал, равный собственному шуму. Она обратно пропорциональна квадратному корню из площади приёмника излучения. Измеряется в 1/Вт.

Удельная обнаружительная способность - Обнаружительная способность умноженная на корень квадратный из произведения полосы частот в 1 Гц и площадь в 1 см². Измеряется в см*Гц^1/2/Вт.

Важным параметром, позволяющим сравнить между собой физически и конструктивно фотоприемники различных типов, является обнаружительная способность — величина, обратная пороговому значению потоку в заданной полосе частот. , где А — площадь фоточувствительного элемента, ΔF — полоса частот.

На Рисунке 5 показаны кривые зависимости обнаружительной способности кремниевых фотодиодов с площадью чувствительного элемента 0,02 см², 0,2 см² и 1 см² от длины волны излучения.

Рисунок 5: Зависимость обнаружительной способности от длины волны для кремниевых фотодиодов.

114) Полупроводниковые детекторы ядерных излучений.

Полупроводниковый детектор в ядерной физике, прибор для регистрации ионизирующих излучений, основным элементом которого является кристалл полупроводника. П. д. работает подобно ионизационной камере с тем отличием, что ионизация происходит не в газовом промежутке, а в толще кристалла. П. д. представляет собой полупроводниковый диод, на который подано обратное (запирающее) напряжение (~ 10² в). Слой полупроводника вблизи границы р—n-перехода (см. Электронно-дырочный переход) с объёмным зарядом «обеднён» носителями тока (электронами проводимости и дырками) и обладает высоким удельным электросопротивлением. Заряженная частица, проникая в него, создаёт дополнительные (неравновесные) электронно-дырочные пары, которые под действием электрического поля «рассасываются», перемещаясь к электродам П. д. В результате во внешней цепи П. д. возникает электрический импульс, который далее усиливается и регистрируется.

  Заряд, собранный на электродах П. д., пропорционален энергии, выделенной частицей при прохождении через обеднённый (чувствительный) слой. Поэтому, если частица полностью тормозится в чувствительном слое, П. д. может работать как спектрометр. Средняя энергия, необходимая для образования 1 электронно-дырочной пары в полупроводнике, мала (у Si 3,8 эВ, у Ge ~ 2,9 эВ). В сочетании с высокой плотностью вещества это позволяет получить спектрометр с высокой разрешающей способностью (~ 0,1% для энергии ~ 1 МэВ). Если частица полностью тормозится в чувствительном слое, то эффективность её регистрации ~ 100%. Большая подвижность носителей тока в Ge и Si позволяет собрать заряд за время ~10 нсек, что обеспечивает высокое временное разрешение П. детектора.