Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Fotometria i kolorymetriaDr hab. inż. Władysław Artur Woźniak, prof. uczelni
8. Właściwości odbiorników fizycznych stosowanych w fotometrii
(fotokomórki, ogniwa fotoelektryczne; fotopowielacze)
http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/Miejsce konsultacji: pokój 27 bud. A-1;
terminy: patrz strona www
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Odbiorniki stosowane w fotometrii
Zarówno w fotometrii jak i we wszystkich dziedzinach miernictwa dąży
się do zastąpienia metod wzrokowych (subiektywnych) metodami
fizycznymi (obiektywnymi). Zalety metod fizycznych to:
- Zwiększenie czułości;
- Zwiększenie dokładności;
- Uproszczenie pomiarów;
- Wyeliminowanie błędów uwarunkowanych indywidualnymi
właściwościami oka;
Podstawowe wymaganie dotyczące metod fizycznych: aby z pomiarów
fizycznych otrzymywać takie same wyniki jak z pomiarów wykonanych w
tych samych warunkach za pomocą oka jako odbiornika.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Odbiorniki stosowane w fotometrii
Odbiorniki fizyczne dzielimy na:
- fotoelektryczne;
- cieplne.
W zasadzie do pomiarów świetlnych można zastosować każdy odbiornik,
który wykazuje dostateczną czułość w zakresie widzialnym.
Odbiorników cieplnych (termoelementy i bolometry), fotorezystorów i
fototranzystorów używa się do pomiarów świetlnych w ograniczonym
zakresie. [CZEMU?]
Najodpowiedniejsze do pomiarów świetlnych są: fotokomórki, ogniwa
fotoelektryczne i fotopowielacze oraz w pewnym stopniu fotodiody.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Odbiorniki stosowane w fotometrii
Fotokomórki
Działanie fotokomórek oparte jest na zjawisku fotoelektrycznym
zewnętrznym.
2
2
00
mvWEWh k
Pod wpływem promieniowania padającego na
światłoczułą katodę uwalniają z niej elektrony,
jeśli energia kwantów światła jest większa niż
tzw. praca wyjścia (W0).
Bilans energetyczny pochłaniania fotonu:
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotokomórki
W fotokomórkach próżniowych prąd elektryczny przy stałym natężeniu
napromienienia rośnie do napięcia nasycenia tylko nieznacznie. Wartość
napięcia nasycenia zależy m.in. od kształtu i układu elektrod i wynosi na
ogół 20 do 30V (choć bywają i niższe).
W fotokomórkach gazowanych przez zderzanie elektronów emitowanych
z atomami gazu wytwarzają się dodatkowe nośniki ładunków drogą
jonizacji zderzeniowej – nie ma stanu nasycenia, prąd fotoelektryczny
ciągle rośnie aż występuje wyładowanie świecące. Wzmocnienie prądu
jest zależne m.in. od napięcia i ciśnienia gazu i wynosi 5 do 10 razy.
W pomiarach fotometrycznych komórki gazowane są lepsze od
próżniowych – przy ich użyciu osiąga się łatwiej wymaganą stałość.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotokomórki
Zależność prądu fotoelektrycznego od napięcia anodowego jest inna dla
komórek próżniowych a inna dla gazowanych.
Charakterystyka prądowo-
napięciowa fotokomórki
próżniowej oraz proste
oporów (umożliwiają
wyznaczanie wahań
napięcia na oporze
zewnętrznym w zależności
od wahań strumienia
świetlnego).
Pojęcie napięcia nasycenia
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotokomórki
Zależność prądu fotoelektrycznego od napięcia anodowego jest inna dla
komórek próżniowych a inna dla gazowanych.
Charakterystyka prądowo-
napięciowa fotokomórki
gazowanej oraz proste
oporów.
Brak napięcia nasycenia –
zderzenie emitowanych
elektronów z jonami gazu
wytwarza dodatkowe
ładunki.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotokomórki
Czułość widmowa
Zależnie od materiału, z którego wykonana jest katoda, fotokomórki
mają różną czułość widmową.
Fotokomórki z czysto
metalicznymi katodami są
mało przydatne z powodu
wielu wad.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotokomórki
Czułość widmowa
Obecnie stosuje się na ogół fotokomórki z katodami wykonanymi z
materiałów wieloskładnikowych. Mają one większą czułość niż
metaliczne.
Budowa katod wieloskładnikowych:
a) Podłoże przewodzące (niekoniecznie);
b) Półprzewodząca warstwa pośrednia (metal alkaliczny i jeszcze coś);
c) Bardzo cienka warstwa absorpcyjna z metalu alkalicznego,
obniżająca pracę wyjścia.
Z grupy katod wieloskładnikowych najważniejsze są: katody z tlenku
metalu alkalicznego oraz katody stopowe.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotokomórki
Czułość widmowa
Czułość widmowa fotokomórek z katodami z
tlenku alkalicznego
Katody z tlenku metalu alkalicznego oznacza się według de Boera w
następujący sposób:
Symbol metalu podłoża stawia się w
nawiasach prostokątnych a symbol warstwy
pośredniej oddziela się myślnikiem od
warstwy nośnej i adsorpcyjnej. Przykład:
podłoże ze srebra, warstwa pośrednia ze
stopu tlenku cezu z cezem i warstwa
adsorpcyjna z cezu: [Ag]Cs2O,Cs Cs.
Inna często używana symbolika (np. Ag-O-
Cs) służy do oznaczania typu katody, nie
mówi jednak nic o jej warstwowej budowie.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotokomórki
Czułość widmowa
Katody stopowe: np. antymonowo-
cezowa [Ag] Sb,Cs Cs, wynaleziona w
1935r. przez Görlicha, jest najczulszą
fotokatodą dla widzialnego zakresu
widma. Granica czułości widmowej sięga
700 nm a maksimum czułości jest ok. 400
nm.
Czułość widmowa fotokomórek z katodami
stopowymi
Fotokomórka bizmutowo-cezowa ([Ag]
Bi,Cs Cs) ma większy zakres czułości,
ale jej czułość całkowita jest mniejsza niż
antymonowo-cezowej.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotokomórki
Czułość widmowa
Katody dwuwarstwowe to kombinacja katod: stopowej i tlenkowo-
alkalicznej. Można np. nałożyć na katodę z tlenku cezu przejrzystą
katodę stopową lub przednią (zwróconą do światła) stronę bańki szklanej
pokryć przezroczystą katodą stopową a jej tylną stronę – warstwą tlenku
cezu.
Czułość widmowa takiego układu
może być w przybliżeniu
utrzymana jako wartość stała w
dużym zakresie widma.
Czułość widmowa dwóch fotokomórek z
katodami dwuwarstwowymi (1 i 2) oraz
z katodą z tlenku cezu (3).
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotokomórki
Czułość całkowita
Dane dotyczące całkowitej czułości odbiorników fotoelektrycznych są
oczywiście tylko wtedy jednoznaczne, gdy znamy widmowy rozkład
promieniowania zastosowanego światła.
Czułość podaje się w A/lm lub A/W dla określonej temperatury
rozkładu – w tabeli podano wartości dla T=2700K (2360K dla Sb-Li).
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotokomórki
Proporcjonalność
W zewnętrznym zjawisku fotoelektrycznym pierwotny prąd
fotoelektryczny jest proporcjonalny do strumienia energetycznego
padającego na fotokomórkę lub odpowiedniego natężenia
napromieniowania. Jest to ścisłe dla światła monochromatycznego.
Warunki, jakie muszą spełniać fotokomórki, aby można było przyjąć
proporcjonalność również dla światła polichromatycznego:
- „dobra” próżnia wewnątrz banki szklanej;
- równomierne pole elektryczne wewnątrz;
- dobre przewodzenie całej powierzchni katody;
- prądy upływu nie powinny występować na powierzchni banki.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotokomórki
Stałość miejscowa i czasowa
Czułość fotokomórki nie jest jednakowa we wszystkich miejscach
fotokatody – jest to spowodowane głownie tym, że w procesie
produkcyjnym katoda jest nierównomiernie pokrywana materiałem
światłoczułym. Również czułość widmowa może być różna dla różnych
punktów, jednak nie ma to dużego znaczenia dla czułości całkowitej.
W przypadku zmian w czasie czułości odbiorników fotoelektrycznych
wyróżnia się zjawisko starzenia (zmiana nieodwracalna) i zmęczenia
(zmiana odwracalna).
Starzenie jest wywołane wpływem ładunku gazowego na emisję katody czyli przez
adsorpcję atomów gazu – stąd katody czysto metalowe, próżniowe, nie podlegają
normalnie starzeniu, chyba ze spowodowane jest to dyfuzją gazu z zewnątrz.
Starzenie przebiegające w ciągu lat ma w fotometrii podrzędne znaczenie,
ponieważ zmiany następują bardzo powoli. Inaczej jest przy zmęczeniu – ma ono
bezpośrednio związek z występującymi przy pomiarach zjawiskami emisji i nie
powoduje zmian struktury fotokatody.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotokomórki
Zależność od temperatury
Współczynnikiem temperaturowym czułości s elementu fotoelektrycznego
nazywamy iloraz względnej zmiany s/s i zmiany temperatury t przy
stałych warunkach pracy.
Dla fotokomórek z katodami wieloskładnikowymi górna dopuszczalna
temperatura pracy wynosi ok. +50C.
Katody stopowe i z tlenku cezu można uważać za praktycznie niezależne od
temperatury w przedziale od -40 C do +50C.
Temperatura większa od +50C powoduje nieodwracalne zmiany warstw
katod wieloskładnikowych lub nawet ich zniszczenie.
Zmiany temperatury wpływają nie tylko na zmiany całkowitej czułości, ale
również na czułość widmową.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotokomórki
Zależność od częstotliwości
Zależność od częstotliwości F jest to właściwość odbiorników,
powodująca zmianę czułości w zależności od częstotliwości modulującej
promieniowanie mierzone. Jako miara spadku czułości służy albo
stosunek logarytmiczny (miara tłumienia wyrażona w dB):
albo stosunek liczbowy (w %): 2
1log20s
sF
2
11100s
sF
przy czym s1 to czułość częstotliwości odniesienia f1 (przy napromienieniu
światłem modulowanym sinusoidalnie lub prostokątnie o stałej amplitudzie i stałym
udziale światła stałego).
Charakterystyka częstotliwościowa
fotokomórek gazowanych
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Odbiorniki stosowane w fotometrii
Ogniwa fotoelektryczne
Fotoogniwa przyjęły się szeroko w fotometrii dzięki prostocie ich obsługi.
Składają się z podłoża, najczęściej metalicznego o grubości ok. 1 mm, na
które naniesiono warstwę półprzewodzącą (np. selen) o grubości nie
większej niż 100 m. Na niej znajduje się bardzo cienka warstwa pośrednia
(warstwa zaporowa, o grubości kilku m) i elektroda przykrywająca,
wykonana z metalu lub półprzewodnika.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Ogniwa fotoelektryczne
Elektroda przykrywająca musi dobrze przepuszczać światło i
równocześnie musi mieć dobrą przewodność elektryczną. Na nią
natryskuje się zwykle lakier dla zabezpieczenia powierzchni bądź
chronione są one płytką kwarcową (kiedy?).
Najczęściej używane są ogniwa fotoelektryczne z warstwami
selenowymi, kwarcowymi lub germanowymi.
Działanie fotoogniwa oparte jest na zjawisku fotoelektrycznym
wewnętrznym oraz istnieniu pola elektrycznego w strefie granicznej
warstw półprzewodnika. Między elektrodą przykrywającą a podłożem
powstaje siła fotoelektryczna, przy czym podłoże ma potencjał dodatni a
elektroda przykrywająca – ujemny. Jeśli podłoże i elektroda są ze sobą
połączone, to w obwodzie wewnętrznym płynie prąd, którego natężenie
zależne jest od oporu w obwodzie prądowym i od natężenia oświetlenia.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Ogniwa fotoelektryczne
Czułość widmowa
Krzywa czułości fotoogniwa selenowego ma wprawdzie pewne
podobieństwo do krzywej czułości oka V(), ale różnice są wciąż za duże.
Czułość widmowa fotoogniw
selenowych, krzemowych i
germanowych.
Tym niemniej, czułość ta
obejmuje cały zakres
widzialny tak, że dzięki
zastosowaniu filtrów można
osiągnąć dopasowanie do
krzywej V().
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Ogniwa fotoelektryczne
Czułość widmowa
Przez odpowiednie przygotowanie np. przez dodanie do selenu obcych
składników, można wydatnie wpłynąć na czułość widmową fotoogniwa
selenowego. Takim składnikiem może być np. kadm – w pobliżu 710 nm
takie ogniwo ma drugie maksimum. Podobnie dzięki siarczkowi ołowiu
można znacznie zwiększyć czułość przy dużych długościach fal.
Czułość widmowa fotoogniwa
kadmowanego
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Ogniwa fotoelektryczne
Czułość całkowita
Również i dla fotoogniw czułość całkowita wyraża się w A/lm lub A/W.
Wartości te zależą od widmowego rozkładu mierzonego promieniowania i
zwykle podawane są w odniesieniu do zwykłego iluminantu A. Ponieważ
fotoogniwa nie wykazują działania proporcjonalnego, a ich prąd zależy
m.in. od oporu zewnętrznego, to całkowitą czułość wyznacza się przy
znanym natężeniu oświetlenia i oporze zewnętrznym.
Przybliżone czułości różnych fotoogniw
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Ogniwa fotoelektryczne
Proporcjonalność
Napięcie jałowe (co to?) fotoogniwa selenowego zależy od natężenia
oświetlenia nieliniowo, dla małych natężeń oświetlenia jest to zależność
logarytmiczna.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Ogniwa fotoelektryczne
Proporcjonalność
Prąd zwarcia, którego wartość jest
w przybliżeniu proporcjonalna do
powierzchni fotoogniwa przy
niezbyt dużych natężeniach
oświetlenia ma przebieg prawie
liniowy. Jednak z powodu oporu
wewnętrznego nigdy nie osiąga się
ścisłej proporcjonalności. Różne są
też odchylenia od liniowości dla
różnych długości fal, stąd czułość
widmowa też zależy od natężenia
oświetlenia.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Ogniwa fotoelektryczne
Proporcjonalność
Zależność prądu fotoelektrycznego od natężenia oświetlenia przy różnych
oporach zewnętrznych:
Pomiar prądu fotoelektrycznego jest
bardziej niezawodny niż pomiar
napięcia jałowego, a ze względu na
dobrą proporcjonalność stosuje się
przy tym możliwie małe opory
wewnętrzne i małe natężenia
oświetlenia – nie powinno ono
przekraczać 1000 lx.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Ogniwa fotoelektryczne
Zależność od kosinusa
Jeżeli fotoelement ustawia się pod różnymi kątami względem kierunku
padania światła, to prądy fotoelektryczne zmniejszają się ze wzrostem
kąta bardziej, niż odpowiadające im wartości kosinusa. Przy ukośnym
padaniu światła otrzymuje się więc zaniżone wyniki. Dzieje się tak z
powodu:
- Cieni od oprawki;
- Strat odbicia od powierzchni fotoogniwa.
Zależność procentowego odchylenia prądów
fotoelektrycznych od odpowiednich wartości kosinusa w
zależności od różnych kątów padania światła: (1) bez filtru;
(2) z filtrem osłabiającym.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Ogniwa fotoelektryczne
Stałość miejscowa i czasowa
Fotoogniwa, podobnie jak fotokomórki, nie maja równomiernej czułości
na całej powierzchni światłoczułej. Różnice pomiędzy poszczególnymi
punktami nawet dla dobrego fotoogniwa mogą wynosić do 20%.
Fotokomórki maja większą stałość w czasie niż fotoogniwa. Proces
starzenia, który polega na chemicznej zmianie warstwy
półprzewodzącej, przebiega na tyle wolno, że fotoogniwa można w
większych okresach czasu uważać za stałe.
Zmiany odwracalne mogą być wywołane różnymi przyczynami; są one
zależne od natężenia oświetlenia, temperatury, zewnętrznego oporu i
widmowego rozkładu mierzonego światła.
Zmęczenie może trwać kilka godzin, jeszcze wolniej następuje
regeneracja. Na ogół fotoogniwa osiągają swój początkowy stan po 24h.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Ogniwa fotoelektryczne
Stałość miejscowa i czasowa
Zmiana w czasie prądu fotoelektrycznego ogniwa selenowego wskutek zmęczenia
przy różnych natężeniach oświetlenia:
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Ogniwa fotoelektryczne
Stałość miejscowa i czasowa
Zmiana w czasie prądu fotoelektrycznego ogniwa selenowego wskutek zmęczenia
przy różnych temperaturach:
I=1000 lx
R=1
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Ogniwa fotoelektryczne
Stałość miejscowa i czasowa
Zmiana w czasie prądu fotoelektrycznego ogniwa selenowego wskutek zmęczenia
przy różnych oporach zewnętrznych:
I=1000 lx
T=20 C
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Ogniwa fotoelektryczne
Stałość miejscowa i czasowa
Zmiana w czasie prądu fotoelektrycznego ogniwa selenowego wskutek zmęczenia
przy różnych widmowych rozkładach promieniowania padającego: achromatyczne,
niebieskie, czerwone:
I=1000 lx
T=30 C
R=1
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Ogniwa fotoelektryczne
Zależność od temperatury
Zależność temperaturowa prądu fotoelektrycznego ogniwa selenowego od
temperatury przy różnych natężeniach naświetlenia:
R=1
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Ogniwa fotoelektryczne
Zależność od temperatury
Zależność temperaturowa prądu fotoelektrycznego ogniwa selenowego od
temperatury przy różnych oporach zewnętrznych:
I=1000 lx
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Ogniwa fotoelektryczne
Zależność od częstotliwości
Fotoogniwa mają większą bezwładność niż fotokomórki. W przypadku pomiaru
światła przerywanego, już przy częstotliwości 1 kHz może wystąpić spadek prądu
fotoelektrycznego od 15 do 25%.
S= 5 mm2Zależność czułości fotoogniwa selenowego od częstotliwości:
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Odbiorniki stosowane w fotometrii
Fotopowielacze
W fotopowielaczach wykorzystano zjawisko wtórnej emisji elektronów –
elektrony padające na metalową płytkę wyzwalają dodatkową emisję
elektronów, zależnie od ich prędkości, kąta padania i stanu powierzchni.
Fotopowielacze są to lampy elektronowe, których najważniejszymi
częściami są: fotokatoda, układ powielania (dynody) i anoda.
Katoda jest naniesiona na podłoże metaliczne lub na wewnętrzną stronę okna
wejściowego. Poszczególne dynody otrzymują potencjał stopniowo wzrastający
względem katody. Elektrony pierwotnie wyzwalane z fotokatody przy napromienieniu
zostają przyspieszone przez różnice napięć w kierunku pierwszej dynody i tam
wyzwalają elektrony wtórne. Te elektrony są skierowane przez pole ogniskujące do
drugiej dynody – itd. Można w ten sposób uzyskać znaczne wzmocnienie prądu
(przykład: przy 11 stopniowym układzie dynod wzmocnienie jest rzędu 106-108).
Dynody mogą być różnie umieszczone; zależnie od budowy odróżnia się układy:
pudełkowy, płytkowy, żaluzjowy i siatkowy. Jako materiał na dynody stosuje się
stopy berylu i magnezu jak i warstwy typu [Ag]-Cs2O lub [SbCs3]-Cs.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotopowielacze
Czułość widmowa
Widmowa czułość powielaczy (podobnie jak fotokomórek) jest zależna od
materiału fotokatody. W pomiarach świetlnych stosuje się przeważnie
katody z warstwami tlenku cezu i antymonowo-cezowe.
Dla scharakteryzowania czułości całkowitej fotopowielaczy używane są
następujące pojęcia:
Czułość całkowita
1) Czułość (czułość anodowa) s – podawana w A/lm (przy iluminancie A) lub A/W (dla
zadanej długości fali) przy określonym napięciu pracy powielaczy;
2) Czułość katodowa sk – podawana w A/lm (przy zadanym strumieniu świetlnym
iluminantu A) lub A/W (dla zadanej długości fali) przy określonym napięciu
przyłożonym między katodę a wszystkie pozostałe elektrody połączone razem;
3) Zwielokrotnienie V – jest to iloraz prądu fotoelektrycznego (prąd wychodzący z
anody) i prądu fotokatody (prąd wychodzący z katody przy napromienieniu) dla
określonego rozkładu napięcia na dynodach.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotopowielacze
Prąd ciemny
Prąd ciemny to prąd płynący przez obwód anodowy bez napromienienia
katody. Odgrywa on dużą rolę w pomiarze małych strumieni świetlnych.
Wynika on z:
- Termicznego prądu emisji katody;
- Termicznego prądu emisji dynod;
- Prądu upływu przez izolację między elektrodami;
- Prądu emisji wywołanego polem elektrycznym między katoda i dynodami;
- Prądu jonowego resztek gazu.
Właściwa konstrukcja fotopowielacza może ograniczyć te wpływy – dolna
granica czułości ograniczona jest pierwszym czynnikiem. Termiczny prąd
emisji katody można zmniejszyć przez zmniejszenie powierzchni katody
oraz wybór katody o ograniczonej czułości widmowej.
Prąd ciemny jest w większości przypadków mały, zwykle wynosi ułamki A.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotopowielacze
Proporcjonalność
Warunki zachowania proporcjonalności fotopowielacza są podobne do
warunków proporcjonalności fotokomórek.
Odchyłki od liniowości mogą być spowodowane zarówno przez zbyt małe
napięcie wstępne anody i ostatnich stopni powielacza jak i przez
zmęczenie warstw emisji wtórnej.
Dane literaturowe potwierdzają spore odstępstwa od proporcjonalności
fotopowielaczy, zwłaszcza pracujących pod dużym obciążeniem – podobno
zadowalającą liniowość uzyskuje się dla poborów prądu rzędu 1A.
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotopowielacze
Zależność od prawa kosinusa
Znowu podobnie, jak dla fotokomórek. Przed katodą wstawia się płytkę,
rozpraszającą światło.
Zależność od temperatury
I znowu podobnie, jak dla fotokomórek! Emisja wtórna dynod zależy
bowiem mało od temperatury. Fotopowielacze mogą więc być uważane za
niezależne od temperatury w szerokim zakresie temperatur (od -40 C do
+50C).
Zależność od częstotliwości
Analogicznie… Zależność parametrów fotopowielacza od częstotliwości jest
praktycznie porównywalna z zależnością fotokomórki próżniowej. Spadek
czułości jest widoczny dopiero powyżej 5 MHz, przy czym, granica ta
wynika z czasów przebiegu elektronu (przez dynody).
Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Fotopowielacze
Stałość miejscowa i czasowa
Zależność czułości od miejsca na fotokatodzie fotopowielacza jest podobna
jak w przypadku fotokomórki. Jest gorzej, bo może się zdarzyć, że
elektrony emitowane z różnych elementów powierzchni katody przechodzą
do miejsc o różnej emisji wtórnej kolejnych dynod.
Stałość powielaczy w czasie zależy nie tylko od własności katody ale i od
dynod. Zmęczenie katody obserwuje się dla prądu o gęstości rzędu
1A/cm2. Zwykle jednak gęstości prądu dla powielaczy są mniejsze.
Zmęczenie dynod zależy natomiast również od gęstości prądu ale też od
napięcia pracy powielaczy (a praktycznie niezależne od temperatury). Duży
wpływ na zmęczenie ma „historia” pracy – w szczególności jest ono
bardziej zauważalne dla długo trwającej ciemności. Aby móc szybciej
osiągnąć stan stabilny, zaleca się obciążanie powielacza przed pomiarem
odpowiednim natężeniem oświetlenia.