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光電探測器光譜響應(yīng)測量系統(tǒng)

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光電探測器光譜響應(yīng)測量系統(tǒng) 探測器光譜響應(yīng)度測量系統(tǒng)-DSR100 一．探測器光譜響應(yīng)度測量系統(tǒng)簡介光電探測器是利用具有光電效應(yīng)的材料制成的將光輻射信號轉(zhuǎn)變成電信號的傳感器。大部分光電探測器在一定的光譜區(qū)域內(nèi)具有較強(qiáng)的光譜選擇性，所以光電探測器的光譜響應(yīng)度在不同波長是不同的。因此光譜響應(yīng)度是表征光電探測器性能的一個重要參數(shù)指標(biāo)。另外，對于光電材料的科研工作，通過測量并分析光電材料的光譜響應(yīng)度數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步得出材料本身的各項(xiàng)特性（如摻雜濃度、晶格缺陷、吸收系數(shù)、少子擴(kuò)散長度等）對于光電響應(yīng)能力和量子效率的影響，從而對于優(yōu)選材料、改進(jìn)工藝具有指導(dǎo)性意義。 DSR100系列探測器光譜響應(yīng)度測量系統(tǒng)，正是適應(yīng)不斷增長的材料科學(xué)對檢測設(shè)備的需求而誕生的。它結(jié)合了北京卓立漢光儀器有限公司給多家科研單位定制的光譜響應(yīng)系統(tǒng)的特點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)，采用國家標(biāo)準(zhǔn)計量方法進(jìn)行測試，是光電器件、光電轉(zhuǎn)換材料科研和檢驗(yàn)的必備工具。二． DSR100系列的特點(diǎn) ◆ 寬光譜范圍（200~2500nm或1~14μm可選），適用面廣寬光譜范圍意味著適用于各種不同樣品，如響應(yīng)在日盲區(qū)的深紫外探測器、響應(yīng)在可見光的太陽能電池、響應(yīng)在近紅外的光纖傳感器、響應(yīng)在中遠(yuǎn)紅外的紅外光電傳感器，都可以在DSR100上測量光譜響應(yīng)度。 ◆ 開機(jī)即用的Turnkey系統(tǒng)設(shè)計，維護(hù)簡單系統(tǒng)采用替代法的測量原理，設(shè)計成開機(jī)即用的turnkey模式，用戶不需要在實(shí)驗(yàn)前對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜的調(diào)試，日常維護(hù)也十分簡單。替代法是目前國家計量單位測量探測器光譜響應(yīng)度所采用的標(biāo)準(zhǔn)方法。相比于傳統(tǒng)的測試方法，替代法既簡便，準(zhǔn)確度又高，避免了許多系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生。采用替代法，用戶只需要定期對標(biāo)準(zhǔn)探測器進(jìn)行定標(biāo)即可，而傳統(tǒng)方法需要定期對系統(tǒng)各個部件進(jìn)行定標(biāo)，包括光源、單色儀、光路系統(tǒng)中各個光學(xué)元件等，從而導(dǎo)致用戶不得不拆分系統(tǒng)，標(biāo)定好部件之后還要重新組裝調(diào)試。 ◆ 調(diào)制法測量技術(shù)，提升測量結(jié)果信噪比 DSR100系統(tǒng)采用調(diào)制法測量技術(shù)。調(diào)制法是目前國家計量單位采用的標(biāo)準(zhǔn)方法，通過選頻放大的技術(shù)，可以大幅度抑制雜散光或環(huán)境噪聲對測量精度帶來的負(fù)面影響。DSR100系統(tǒng)針對弱信號采集專門設(shè)計了獨(dú)特的前置放大電路，同時采用高性能的鎖相放大器進(jìn)行調(diào)制法測量。鎖相放大器測量靈敏度達(dá)到2nV，動態(tài)范圍達(dá)到100dB。通過提高測量靈敏度并且抑制噪聲，DSR100系統(tǒng)可以從背景噪聲中提取非常微弱的光電探測器響應(yīng)信號。 ◆ 全反射光路設(shè)計，優(yōu)化光斑質(zhì)量由于各種光電探測器的光譜響應(yīng)范圍不同，因此好的探測器光譜響應(yīng)度測量系統(tǒng)應(yīng)該是寬光譜范圍的，這樣才能具備較強(qiáng)的通用性。在寬光譜范圍的光學(xué)設(shè)計中，采用反射式的光路設(shè)計要比透射式得到更高品質(zhì)的光束質(zhì)量和均勻光斑。在透射式的光學(xué)系統(tǒng)中，影響光束質(zhì)量和光斑品質(zhì)的重要因素是色差，色差源自于不同波長的單色光在光學(xué)材料中的折射率不同，波長范圍越寬，色差越明顯。而在反射式的光學(xué)系統(tǒng)中，由于根本不涉及折射，所以不存在色差的問題。因此采用反射式光路，成像質(zhì)量大大優(yōu)于透射式光路，從而可以得到更高均勻度的平行光斑，或者更小尺寸的匯聚光斑。 ◆ 高穩(wěn)定性光源，降低背景噪聲影響盡管采用調(diào)制法可以降低系統(tǒng)雜散光和背景噪聲對測量的影響，但光源本身的波動依然無法消除。因此，在采用調(diào)制法的系統(tǒng)中，光源穩(wěn)定性反而成為系統(tǒng)噪聲的主要來源。DSR100采用高穩(wěn)定性的光源來保證系統(tǒng)的高重復(fù)性。右圖是典型的光源相對強(qiáng)度的穩(wěn)定度測量數(shù)據(jù)。 ◆ 全自動測量流程 1)自動化測量流程得到高重復(fù)性樣品的重復(fù)定位精度很大程度上決定了測量重復(fù)性，電動平移臺重復(fù)定位精度<10um，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于手動樣品定位 2)自動化測量流程降低了操作人員的要求按軟件文字提示即可正確操作系統(tǒng)進(jìn)行測量，不需要對操作人員進(jìn)行復(fù)雜的培訓(xùn)，特別適合工業(yè)客戶做檢測用 3)自動化測量流程提高時間利用率系統(tǒng)在預(yù)設(shè)方案后即自動運(yùn)行測量流程，可提高操作人員時間利用率 ◆ 大空間樣品倉，四壁可拆卸，方便系統(tǒng)調(diào)試特別設(shè)計的四壁方便拆卸的樣品倉，給實(shí)驗(yàn)人員足夠大的空間進(jìn)行樣品安裝和調(diào)試。同時，也能容納一些特殊體積的探測器，比如液氮制冷的探測器、條紋變相管等。實(shí)驗(yàn)人員的可操作性大大增強(qiáng)。 ◆ 激光監(jiān)視光路選項(xiàng)，CCD圖像監(jiān)控，可對極小面積的光電探測器進(jìn) 行精確定位對于未來要做成陣列探測器的器件，光敏面往往非常小，特別是有些探測器還會安裝在杜瓦瓶內(nèi)。要把光斑準(zhǔn)確的打在光敏面上，采用目視對準(zhǔn)的方法無法保證精確性，幾乎沒有重復(fù)性可言。而采用激光監(jiān)視光路，配合CCD相機(jī)進(jìn)行可視化控制，不但可以做到精確定位，還可以多次重復(fù)。 ◆ 標(biāo)準(zhǔn)測量軟件，數(shù)據(jù)導(dǎo)出格式支持第三方軟件 DSR100系統(tǒng)的軟件保存所有測試第一手原始數(shù)據(jù)，可供實(shí)驗(yàn)人員導(dǎo)出成txt、xls等常見格式的文檔，以便后期分析處理。 ◆ 高穩(wěn)定性光源，降低背景噪聲影響產(chǎn)品規(guī)格表項(xiàng)目規(guī)格及技術(shù)指標(biāo) 型號 DSR100UV-A DSR100UV-B DSR100IR-A DSR100IR-B 波長范圍 200~2500nm 1~14μm 測試光斑光斑模式均勻平行光斑匯聚光斑均勻平行光斑匯聚光斑尺寸 Ф2~20mm Ф0.3~3mm Ф2~20mm Ф0.3~3mm 光源光源氘燈/溴鎢燈復(fù)合光源溴鎢燈/碳化硅復(fù)合光源光強(qiáng)穩(wěn)定性 ≤0.8% ≤2% 光源切換方式軟件自動切換軟件自動切換三光柵單色儀光譜分辨率＜0.1nm（435.8nm@1200g/mm光柵）＜2.5nm (2615nm@75g/mm光柵) 掃描間隔最小可至0.005nm 輸出波長帶寬＜5nm ＜10nm 多級光譜濾除裝置根據(jù)波長自動選擇濾光片，消除多級光譜雜散光　光調(diào)制頻率 4~400Hz 數(shù)據(jù)采集裝置靈敏度鎖相放大器 2nV；直流數(shù)據(jù)采集可選標(biāo)準(zhǔn)探測器標(biāo)準(zhǔn)硅探測器（標(biāo)定200~1100nm）標(biāo)準(zhǔn)熱釋電探測器（標(biāo)定1~14mm）光譜響應(yīng)度測量重復(fù)性* ≤±1.5% ≤±5% 光路中心高 305mm 儀器尺寸 1500mm×1200mm×560mm 控制機(jī)柜標(biāo)準(zhǔn)4U控制柜，含計算機(jī) DSR100系列可選配附件型號說明備注 DSR-A1 標(biāo)準(zhǔn)硅探測器，光敏面直徑Ф11.3mm,200~1100nm定標(biāo) 　 DSR-A2 標(biāo)準(zhǔn)銦鉀砷探測器，光敏面直徑Ф3mm，800~2500nm定標(biāo) 　 DSR-A3 標(biāo)準(zhǔn)熱釋電探測器，光敏面0.5mm×2mm，1~14um定標(biāo) 　 DSR-B1 小型照明光源，用于樣品室內(nèi)照明　 DSR-B2 包括532nm激光器、監(jiān)視光路、監(jiān)視相機(jī)等，用于微小面積探測器光敏面對準(zhǔn) 需配合DSR-B1使用 DSR-C1 偏壓接口附件，用于給樣品探測器外接偏置電壓，最高可承受1800V 　 DSR-C2 前置放大器接口附件，用于給樣品輸出信號接外置的前置放大器　 DSR-F1 簡易樣品架，可調(diào)節(jié)前后，適用于小型光敏面的樣品主機(jī)含簡易樣品架一套 DSR-F2 三維調(diào)整樣品架，可調(diào)節(jié)前后、旋轉(zhuǎn)、升降適用于小型光敏面的樣品　 DSR-F3 杜瓦瓶固定架，適用于帶有液氮杜瓦的制冷型探測器樣品　 OTPOT-1512 高精度光學(xué)平臺 1500mm×1200mm×800mm

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