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探测器原理

探测器(detector)，是观察 、记录粒子的装置 ，核物理和粒子物理实验研究中不可缺少的设备。探测器可分为两类：计数器和径迹探测器。金属探测器利用电磁感应的原理，利用有交流电通过的线圈，产生迅速变化的磁场。金属探测器利用电磁感应的原理，利用有交流电通过的线圈，产生迅速变化的磁场。这个磁场能在金属物体内部能感生涡电流。涡电流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场，引发探测器发出鸣声。

红外光子探测器

红外光子探测器一般由半导体材料制成, 光子直接激发光敏材料的束缚电子成导电电子, 满足一定能量的光子才能产生激发作用, 因此光敏材料的禁带宽度或杂质能级决定了其响应波长, 称响应对波长有选择性。针对应用广的三个大气透过窗口, 发展了1 ～ 3μm的短波红外(SWIR)、3 ～ 5μm的中波红外(MWIR)和8 ～ 14μm 的长波红外(LWIR)探测器。光子探测器灵敏度高, 响应快, 但大多在低温工作, 需要制冷。焦平面阵列是新型红外器件, 有些分立式探测器(如光导型探测器)不适宜焦平面结构;而另一些器件, 作为分立型器件使用时, 性能无优势, 基本不用, 但由于其材料均匀性好、便于大规模集成和便于与硅信号处理电路集成而出现在焦平面的行列中。

光电探测器的基本工作机理

光电探测器的基本工作机理包括三个过程：(1)光生载流子在光照下产生;(2)载流子扩散或漂移形成电流;(3)光电流在放大电路中放大并转换为电压信号。当探测器表面有光照射时，如果材料禁带宽度小于入射光光子的能量即Eg<hv，则价带电子可以跃迁到导带形成光电流。

当光在半导体中传输时，光波的能量随着传播会逐渐衰减，其原因是光子在半导体中产生了吸收。半导体对光子的吸收主要的吸收为本征吸收，本征吸收分为直接跃迁和间接跃迁。通过测试半导体的本征吸收光谱除了可以得到半导体的禁带宽度等信息外，还可以用来分辨直接带隙半导体和间接带隙半导体。本征吸收导致材料的吸收系数通常比较高，由于半导体的能带结构所以半导体具有连续的吸收谱。从吸收谱可以看出，当本征吸收开始时，半导体的吸收谱有一明显的吸收边。但是对于硅材料，由于其是间接带隙材料，与三五族材料相比跃迁几率较低，因而只有非常小的吸收系数，同时导致在相同能量的光子照射下在硅材料中的光的吸收深度更大。