詳解紫外線傳感器的三大結(jié)構(gòu)分類

紫外線傳感器又叫紫外光敏管（簡稱紫外管），是一種利用光電子發(fā)射效應(yīng)的光電管。其特點是只響應(yīng)300nm以下紫外輻射，具有高靈敏度、高輸 出、高響應(yīng)速度等特性, 并且抗干擾能力強、穩(wěn)定可靠、壽命長、耗電少, 因而在目前的安全防護、自動化控制方面有比較廣泛的使用價值 。隨著電子計算機的廣泛應(yīng)用, 為計算機服務(wù)的各類傳感技術(shù)受到越來越多的重視。紫外線傳感器能檢查到人感官覺察不到的紫外線 , 又能避免日光、燈光和其它常見光源的干擾,對火陷的發(fā)現(xiàn)和熄火保護、特殊場所的光電控制都是很有用的 。

紫外線傳感器的結(jié)構(gòu)分類：

目前國內(nèi)外有使用價值的紫外管可以按陰極形狀分為球形、絲形 、平板形結(jié)構(gòu) , 均為二極管的電極結(jié)構(gòu)形式 , 其外殼的形狀和材料種類是為使用要求 設(shè)計的 , 從工作狀態(tài)上看 , 以電極形狀分類進行分析較合適些。

1、球形陰極結(jié)構(gòu)：

為了充分避免尖端效應(yīng) , 使光電子發(fā)射更加穩(wěn)定和均勻 , 需要把工作區(qū)域在 陰極上固定 , 因為紫外管是靠光電子發(fā)射和氣體倍增來完成光信號轉(zhuǎn)變成 電信號并加以放大的 , 一般在電極較近的區(qū)域 , 光發(fā)射利用率最高。 

無論光子從哪個角度輻射到半球形的陰極上 , 放電區(qū)域總是在靠近陽極的半球形頂點上 。因為陰極有效面積小 , 所以管子的工作電流一般小于0.3mA，但它的視角較寬而且視角靈敏度比較均勻, 特別適合于火情預(yù)報 的場所 , 還可用聚焦的方法提高靈敏度 。

在管內(nèi)把陽極制成半球形反射面 , 如美國的耐540°C高溫的紫外光敏管 。 使接受到的紫外輻射反射到中心的陰極 , 提高管子的靈敏度 , 因為遠紫外輻射具有可見光一樣的直線傳播和反射的效應(yīng)。

2、絲狀電極結(jié)構(gòu)：

這類管子的電極一般是由兩根或多根對稱的金屬絲組成 , 這是紫外管早期 的一種結(jié)構(gòu)形式 , 多用純度高的鎢絲或鉑絲 , 距離較近的平行線是工作區(qū)。由于紫外管完全靠電極表面的光電子發(fā)射效應(yīng) , 然后利用氣體倍增獲得較 強的信號，其光譜響應(yīng)范圍取決于陰極材料的逸出功。

在光電子發(fā)射過程中，光子的波長越短能量越高 , 即使量很少也能激發(fā)電子克服逸出功飛出陰極表面 。 能量低的光子即使數(shù)量很多也不能激發(fā)出陰極表面的電子。 在紫外管中對陰極材料表面純度要求非常高，否則就會影響到光譜的范圍而失去使用價值 , 采用對稱的絲狀結(jié)構(gòu)是為了工藝處理的方便 , 盡可能避 免其它物質(zhì)對電極的污染 。

這類管子的特點是可以在交流狀態(tài)下工作，工作電流較大，使用線路簡單，可以利用適當(dāng)?shù)墓に囂幚砣サ綦姌O表面的雜 質(zhì) , 但視角靈敏度波動比較大 , 工作區(qū)容易產(chǎn)生發(fā)射不均勻的現(xiàn)象。

3、平板陰極結(jié)構(gòu)

紫外管的靈敏度取決于陰極上接收到遠紫外輻射的光子的多少 , 陰極面積越大 , 接收概率就越高 , 從而使陰極上有更多的電子逸出 , 在外加高壓的 電場作用下被加速并與管內(nèi)氣體分子碰撞而使氣體分子電離 , 電離后產(chǎn)生 的電子再與氣體分子碰撞 , 這樣循環(huán)的運動最終將使管內(nèi)氣體放電 。 這種 雪崩式放電的機會取決于陰極上的光電子發(fā)射效應(yīng) 。為了提高靈敏度 , 近年來又研制和發(fā)展了一種平板形陰極結(jié)構(gòu)的紫外管。

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