Файл: Исследование электронного и ионного фотоэлементов Ознакомиться с устройством и принципом действия фотоэлементов.docx

ВВЕДЕНИЕ

Целью настоящей работы является ознакомление с устройством и принципом работы фотоэлектронных приборов – электронного и ионного фотоэлементов и однокаскадного фотоумножителя, освоение методики снятия характеристик и измерения параметров. В работе экспериментально исследуются анодные и световые характеристики фотоэлектронных приборов, определяются интегральная чувствительность, чувствительность по напряжению, а также коэффициент газового усиления, изучается процесс утомления фотокатодов.Заданиенаработу:Исследование электронного и ионного фотоэлементов: 1. Ознакомиться с устройством и принципом действия фотоэлементов. 2. Записать паспортные данные исследуемых фотоэлементов и зарисовать схему включения. 3. Снять семейство статических анодных характеристик Ia = f(Ua) при различных световых потоках F. 4. Снять семейство статических световых характеристик Ia  fF при различных анодных напряжениях Ua. 5. Снять световую характеристику Ia  fF при постоянном входном напряжении и включенном сопротивлении нагрузки RH  5 MОм. Исследование однокаскадного фотоумножителя: 1. Ознакомиться с устройством и принципом действия фотоумножителя, записать паспортные данные. 2. Снять световую статическую характеристику фотоумножителя Ia  fF при номинальных напряжениях Uэ и Ua. Одновременно снять характеристику Iк  fF . 3. Снять световую характеристику фотоумножителя Ia  fF с включенной нагрузкой в анодной цепи RH при номинальных напряжениях на электродах.4. Снять две эмиттерные характеристики фотоумножителя Ia  fUэ.к при постоянном напряжении между катодом и анодом и двух значениях световых потоках F1 и F2.5. Снять две анодные характеристики фотоумножителя Ia  fUa при постоянном напряжении между катодом и эмиттером и при постоянных тех же световых потоках F1 и F2.

2 ОСНОВНЫЕ РАССЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Интегральная чувствительность фотоэлемента находится по формуле: , (2.1)где _F– световой поток, изменяемый в люменах;I_a– ток анода.

---

Чувствительность электронного фотоэлемента по напряжению рассчитывается по формуле: , (2.2) где R – сопротивление нагрузки.Коэффициент газового усиления в ионном элементе рассчитывается по формуле: , (2.3)где I_Г – ток в рабочем режиме;I_нас – ток насыщения.Интегральная чувствительность фотоумножителя рассчитывается по формуле: , (2.4)где σ – коэффициент вторичной эмиссии, рассчитываемый как:

3 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Принципиальная электрическая схема стенда для исследования фотоэлектронных приборов представлена на рисунке 3.1.Рисунок3.1–Схема для исследования фотоэлектронных приборовЭкспериментальныеданные электронного фотоэлемента СЦВ–4 представленывтаблице3.1.Таблица 3.1 – Зависимость тока анода СЦВ–4 от напряжения анода при различных световых потоках

F4=340 лм		F5=420 лм
Iа, мкА	Uа, В		Iа, мкА	Uа, В
0	0		0	0
1	12,5		1	12,5
1,1	25		1,3	25
1,2	50		1,6	50
1,3	75		1,8	75
1,4	100		1,85	100
1,5	125		1,9	125
1,7	200		1,95	200
1,8	250		2	250

---

На рисунке 3.2 изображен график зависимости анодных характеристик. Рисунок3.2–Анодные характеристики фотоэлемента СЦВ–4Экспериментальныеданные представленывтаблице3.2.Таблица 3.2 – Экспериментальные данные семейство статических световых характеристик СЦВ–4

Uа=75 В			Uа=125 В			С Нагрузкой Uа=100 В
Iа, мкА	F, Лм	KF, ∙10-6 А/Лм	Iа, мкА	F, Лм	KF, ∙10-6 А/Лм	Iа, мкА	F, лм	KF, ∙10-6 А/Лм	Kн, В/Лм
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0,4	0,08	5	0,5	0,08	6,3	0,4	0,08	5	25
0,9	0,15	6	1	0,15	6,7	0,95	0,15	6,3	31,5
1,4	0,24	5,8	1,4	0,24	5,8	1,2	0,24	5	25
1,8	0,34	5,3	1,9	0,34	5,6	1,9	0,34	5,6	28
2	0,42	4,8	2,1	0,42	5	2	0,42	4,8	24

По формуле 2.1 рассчитаем интегральную чувствительность: А/ЛмПо формуле 2.2 рассчитаем чувствительность электронного фотоэлемента по напряжению:

---

В/ЛмНа рисунке 3.3 изображен график статических световых характеристикРисунок3.3–Световые характеристики фотоэлемента СЦВ–4На рисунке 3.4 изображен график Световые характеристики фотоэлемента с нагрузкой. Рисунок3.4–Световые характеристики фотоэлемента СЦВ–4Таблица 3.3 – Зависимость тока анода ЦГ-4 от напряжения анода при различных световых потоках

F4=340 лм		F5=420 лм
Iа, мкА	Uа, В		Iа, мкА	Uа, В
0	0		0	0
3	25		3,5	25
5	50		6	50
7	75		8,8	75
9,5	100		11	100
11,8	125		13,2	125

На рисунке 3.5 изображен график зависимости анодных характеристик. Рисунок3.5–Анодные характеристики фотоэлемента ЦГ–4Рассчитаем крутизну тока анода от напряжения анода мкмA/B мкА/BТаблица 3.4 – Экспериментальные данные семейство статических световых характеристик ЦГ–4

Uа=75 В			Uа=125 В			С Нагрузкой Uа=100 В
Iа, мкА	F, Лм	KF, ∙10-6 А/Лм	Iа, мкА	F, Лм	KF, ∙10-6 А/Лм		Iа, мкА	F, лм	KF, ∙10-6 А/Лм	Kн, В/Лм
0	0	0	0	0	0		0	0	0	0
1,1	0,08	13,8	3	0,08	37,5		1,5	0,08	18,8	94
3	0,15	20	5	0,15	33,3		3,1	0,15	20,7	103,5
5	0,24	20,8	8,2	0,24	34,2		5	0,24	20,8	104
6,5	0,34	19,1	10,8	0,34	31,8		6	0,34	17,6	88
7,9	0,42	18,8	12	0,42	28,6		6,9	0,42	16,4	82

---

По формуле 2.1 рассчитаем интегральную чувствительность: А/ЛмПо формуле 2.2 рассчитаем чувствительность электронного фотоэлемента по напряжению: В/ЛмНа рисунке 3.6 изображен график зависимости световой характеристики фотоэлемента. Рисунок3.6–Световые характеристики фотоэлемента ЦГ–4Используя формулу (2.3), определим коэффициент газового усиления в ионном элементе рассчитывается по формуле: Рассчитаем крутизну тока анода от светового потока A/Лм А/ЛмНа рисунке 3.7 изображен график световой зависимости характеристики фотоэлемента с нагрузкой. Рисунок3.7–Световые характеристики фотоэлемента с нагрузкой ЦГ–4Таблица 3.5 – Экспериментальные данные семейство статических световых характеристик ФЭУ–1

Uа=50 В, Uэ=100 В, без нагрузки							С нагрузкой Rm=5 MОм
Ik, мкА	Ia, мкА	F·10-3, Лм	σ	KF∙10-6 А/Лм	Kум∙10-6 А/Лм	Ik, мкА		Ia, мкА	F·10-3, Лм	σ	KF∙10-6 А/Лм	Kум∙10-6 А/Лм
0	0	0	0	0	25	0		0	0	0	0	0
0,5	1	80	2	12,5	24,13	0,5		0,9	80	1,8	11,3	20,34
1	1,9	150	1,9	12,7	21,84	1		1,9	150	1,9	12,7	24,13
1,5	2,8	240	1,87	11,7	18	1,3		2,8	240	2,15	11,7	25,2
2	3,5	340	1,75	10,3	18,1	1,9		3,2	340	1,68	9,4	15,8
2,1	4	420	1,95	9,5	25	2		3,8	420	1,9	9	17,1

---