分類
光探測(cè)器按照工作原理和結(jié)構(gòu)，通常分為光電探測(cè)器和熱電探測(cè)器，其中光電探測(cè)器包括真空光電器件（光電倍增管等） 和固體光電探測(cè)器（光電二極管、光導(dǎo)探測(cè)器、CCD 等）
光電倍增管（PHOTOMULTIPLIER TUBES，PMT）
什么是光電倍增管？
光電倍增管（PMT）是一種具有極高靈敏度的光探測(cè)器件，具備快速響應(yīng)、低噪聲、大面積陰極（光敏面）等特點(diǎn)。
典型的光電倍增管，在其真空管中，包括光電發(fā)射陰極（光陰極）和聚焦電極、電子倍增極和電子收集極（陽(yáng)極）的器件。當(dāng)光照射光陰極，光陰極向真空中激發(fā)出光電子。這些光電子按聚焦極電場(chǎng)進(jìn)入倍增系統(tǒng)，通過進(jìn)一步的二次發(fā)射得到倍增放大；放大后的電子被陽(yáng)極收集作為信號(hào)輸出（模擬信號(hào)輸出）。因?yàn)椴捎昧硕伟l(fā)射倍增系統(tǒng)，光電倍增管在可以探測(cè)到紫外、可見和近紅外區(qū)的輻射能量的光電探測(cè)器件中具有極高的靈敏度和極低的噪聲。
光電倍增管分類
從接受入射光方式上來分，光電倍增管有側(cè)窗型（Side-on） 和端窗型（Head-on）兩種結(jié)構(gòu)。
側(cè)窗型的光電倍增管，從玻璃殼的側(cè)面接收入射光，而端窗型光電倍增管是從玻璃殼的頂部接收入射光。通常情況下， 側(cè)窗型光電倍增管價(jià)格較便宜，并在分光光度計(jì)和通常的光度測(cè)定方面有廣泛的使用。大部分的側(cè)窗型光電倍增管使用了不透明光陰極（反射式光陰極）和環(huán)形聚焦型電子倍增極結(jié)構(gòu)， 這使其在較低的工作電壓下具有較高的靈敏度。
端窗型（也稱作頂窗型）光電倍增管在其入射窗的內(nèi)表面上沉積了半透明光陰極（透過式光陰極），使其具有優(yōu)于側(cè)窗型的均勻性。端窗型光電倍增管的特點(diǎn)還包括它擁有從更大面積的光敏面（幾十平方毫米到幾百平方厘米的光陰極）。端窗型光電倍增管中還有針對(duì)高能物理實(shí)驗(yàn)用的，可以廣角度捕集入射光的大尺寸半球形光窗的光電倍增管。
光電倍增管選配注意事項(xiàng)
由于外加電壓的變化會(huì)引起光電倍增管增益的變化，對(duì)輸出的影響很大，因此對(duì)供給光電倍增管的工作電源電壓要求較高，必須有極好的穩(wěn)定性。卓立漢光的HVC 系列高壓穩(wěn)壓電源， 其穩(wěn)定性能達(dá)到±0.03%/h，非常適合作為光電倍增管高壓電源。
同時(shí)需要注意的是，由于光電倍增管增益很大，一般情況不允許加高壓時(shí)暴露在日光下測(cè)量可見光，以免造成損壞，作為光探測(cè)器使用時(shí)，需要將光電倍增管進(jìn)行密封。卓立漢光所提供的光電倍增管封裝嚴(yán)格按照要求進(jìn)行封裝，保證客戶的正常安全使用。
另外，光電倍增管受溫度影響很大，降低光電倍增管的使用環(huán)境溫度可以減少熱電子發(fā)射，從而降低暗電流。特別是在使用長(zhǎng)波（近紅外波段，俗稱紅敏）光電倍增管時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制光電倍增管的環(huán)境溫度。
此外，大多數(shù)的光電倍增管會(huì)受到磁場(chǎng)的影響。磁場(chǎng)會(huì)使電子脫離預(yù)定軌道而造成增益的減少。因而影響到光電倍增管的工作效率。因此，光電倍增管的封裝要特別注意進(jìn)行電磁屏蔽；卓立漢光提供光電倍增管均考慮到這一問題，并有效進(jìn)行了電磁屏蔽。
光電二極管
光電二極管的工作原理主要基于光生伏特效應(yīng)。
光生伏特效應(yīng)是半導(dǎo)體材料吸收光能后，在PN 結(jié)上產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)。
光電導(dǎo)探測(cè)器（Photoconductive Detector）
光電導(dǎo)探測(cè)器是利用半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種光探測(cè)器件。
所謂光電導(dǎo)效應(yīng)，是指由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率改變的一種物理現(xiàn)象。
通常，凡禁帶寬度合適的半導(dǎo)體材料都具有光電效應(yīng)。但是制造實(shí)用性器件還要考慮性能、工藝、價(jià)格等因素。常用的光電導(dǎo)探測(cè)器材料在射線和可見光波段有：CdS、CdSe、CdTe、Si、Ge 等; 在近紅外波段有：PbS、PbSe、InSb、Hg0.75Cd0.25Te 等; 在長(zhǎng)于8μm 波段有:Hg1-xCdxTe、PbxSn1-x、Te、Si 摻雜、Ge 摻雜等；CdS、CdSe、PbS 等材料可以由多晶薄膜形式制成光電導(dǎo)探測(cè)器。
可見光波段的光電導(dǎo)探測(cè)器極少用于光譜探測(cè)，通常稱為光敏電阻。故卓立漢光采用的可見光波段的光探測(cè)器通常為PMT 和光電二極管。
紅外波段的光電導(dǎo)探測(cè)器 PbS、Hg1-xCdxTe 的常用響應(yīng)波段在 1～3μm、3～5μm、8～14μm 三個(gè)大氣透過窗口。由于它們的禁帶寬度很窄，因此在室溫下，熱激發(fā)足以使導(dǎo)帶中有大量的自由載流子，這就大大降低了對(duì)輻射的靈敏度。響應(yīng)波長(zhǎng)越長(zhǎng)的光，電導(dǎo)體這種情況越顯著，其中1～3μm 波段的探測(cè)器可以在室溫工作（靈敏度略有下降）。3～5μm 波段的探測(cè)器分三種情況：①在室溫下工作，但靈敏度大大下降， 探測(cè)度一般只有1～7×108cm·Hz/W ②熱電致冷溫度下工作( 約-60℃ )，探測(cè)度約為109 cm·Hz/W; ③ 77K 或更低溫度下工作, 探測(cè)度可達(dá)1010cm·Hz/W以上。8～14μm 波段的探測(cè)器必須在低溫下工作，因此光電導(dǎo)器件通常需要在制冷條件下使用。
紅外探測(cè)器的時(shí)間常數(shù)。PbS 探測(cè)器的時(shí)間常數(shù)一般為50～500μs，HgCdTe 探測(cè)器的時(shí)間常數(shù)在10-6～10-8s 量級(jí)。紅外探測(cè)器有時(shí)要探測(cè)非常微弱的輻射信號(hào)，例如10-14 W ；輸出的電信號(hào)也非常小，因此要有專門的前置放大器。
熱釋電探測(cè)器（Pyroelectric Detector）
熱釋電型紅外探測(cè)器是由具有極化現(xiàn)象的熱釋電晶體（鐵電體）制作而成的。其所探測(cè)的輻射必須是變化的；對(duì)于恒定的紅外輻射，必須進(jìn)行調(diào)制（斬光），使恒定輻射變成交變輻射， 借以不斷引起探測(cè)器的溫度變化才能導(dǎo)致熱釋電產(chǎn)生，并輸出相應(yīng)的電信號(hào)。
熱釋電探測(cè)器與之前的光電器件相比具有如下特點(diǎn)：
無選擇性：響應(yīng)率與波長(zhǎng)無關(guān)
響應(yīng)慢
CCD
CCD基礎(chǔ)原理
CCD，是英文Charge Coupled Device 即電荷耦合器件的縮寫，它是在MOS 晶體管電荷存儲(chǔ)器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的， *突出的特點(diǎn)是以電荷作為信號(hào)，而不是以電流或電壓作為信號(hào)的。
在P 型或N 型硅單晶的襯底上生長(zhǎng)一層厚度約為120~150nm 的SiO2 層，然后按一定次序沉積m 行n 列個(gè)金屬電極或多晶硅電極作為柵極，柵極間隙約2.5μm，于是每個(gè)電極與其下方的SiO2 和半導(dǎo)體間構(gòu)成了一個(gè)MOS 結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)再加上輸入、輸出結(jié)構(gòu)就構(gòu)成了m×n 位CCD（m ＞ 1， n ≥ 1）；當(dāng)n=1 時(shí)，CCD 器件被稱為線陣CCD ；當(dāng)n ＞ 1 時(shí), 則為面陣CCD。
CCD 按受光方式可分為前感光和背感光兩種。前感光CCD 由于正面布置著很多電極，光經(jīng)電極反射和散射，不僅使得響應(yīng)度大大減低（量子效率通常低于50%），也因?yàn)槎啻畏瓷洚a(chǎn)品的干涉效應(yīng)使光譜響應(yīng)曲線出現(xiàn)馬鞍形的起伏；背感光CCD 由于避免了上述問題，因而響應(yīng)度大大提高，量子效率可達(dá)到80% 以上。（如圖示）。
CCD重要參數(shù)
量子效率：量子效率是表征CCD 芯片對(duì)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換本領(lǐng)的高低，是CCD 的一個(gè)重要參數(shù)。
動(dòng)態(tài)范圍：一般定義動(dòng)態(tài)范圍是滿阱容量與噪聲的比值。增大動(dòng)態(tài)范圍的途徑是降低暗電流和噪聲，如采用制冷型CCD，或選擇量子效率更高、像素尺寸更大的CCD。
噪聲：CCD 的噪聲包含信號(hào)噪聲、讀出噪聲和熱噪聲。信號(hào)噪聲是指信號(hào)的隨機(jī)噪聲。 讀出噪聲是電荷轉(zhuǎn)移時(shí)產(chǎn)生的噪聲，它發(fā)生在每次電荷轉(zhuǎn)移過 程中，因此與讀取的速度有關(guān)，讀取速度越快，讀出噪聲也越高。熱噪聲是溫度引起的噪聲，溫度越低，熱噪聲越小。
分辨率：面陣CCD 的分辨率一般是指空間分辨率，它主要取決于CCD 芯片的象元數(shù)和像素大小。當(dāng)CCD 與光譜儀配合使用來進(jìn)行光譜攝制時(shí)，其光譜分辨率則與光譜儀的光學(xué)色散能力以及CCD 芯片的像素大小都有關(guān)系。
線性度：線性度是表征CCD 芯片中的不同像元對(duì)同一波長(zhǎng)的輸入信號(hào)，其輸出信號(hào)強(qiáng)度與輸入信號(hào)強(qiáng)度成比例變化的一致性。
讀出速度（幀數(shù)）讀出速度是用來表征單位時(shí)間內(nèi)處理數(shù)據(jù)速度的快慢的參數(shù)。讀出速度越快，單位時(shí)間內(nèi)獲得的信息越多；但同時(shí)要注意， 讀出速度越快，讀出噪聲越高。
制冷方式：CCD 的制冷方式主要有半導(dǎo)體（TE）制冷和液氮制冷。
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