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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)的簡介
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。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)，可以進一步得出材料本身的各項特性（如摻雜濃度、晶格缺陷、吸收系數(shù)、少子擴散長度等）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、改進工藝具有指導性意義。
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)的特點和經(jīng)驗，采用國家標準計量方法進行測試，是光電器件、光電轉(zhuǎn)換材料科研和檢驗的*工具。
二．DSR100系列探測器光譜響應(yīng)度測量系統(tǒng)的特點
◆ 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。
◆ 開機即用的Turnkey系統(tǒng)設(shè)計，維護簡單
系統(tǒng)采用替代法的測量原理，設(shè)計成開機即用的turnkey模式，用戶不需要在實驗前對系統(tǒng)進行復雜的調(diào)試，日常維護也十分簡單。
替代法是目前國家計量單位測量探測器光譜響應(yīng)度所采用的標準方法。相比于傳統(tǒng)的測試方法，替代法既簡便，準確度又高，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準探測器進行定標即可，而傳統(tǒng)方法需要定期對系統(tǒng)各個部件進行定標，包括光源、單色儀、光路系統(tǒng)中各個光學元件等，從而導致用戶不得不拆分系統(tǒng)，標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準方法，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面影響。DSR100系統(tǒng)針對弱信號采集專門設(shè)計了*的前置放大電路，同時采用高性能的鎖相放大器進行調(diào)制法測量。鎖相放大器測量靈敏度達到2nV，動態(tài)范圍達到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，這樣才能具備較強的通用性。在寬光譜范圍的光學設(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。
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)。要把光斑準確的打在光敏面上，采用目視對準的方法無法保證性，幾乎沒有重復性可言。而采用激光監(jiān)視光路，配合CCD相機進行可視化控制，不但可以做到定位，還可以多次重復。
◆ 標準測量軟件，數(shù)據(jù)導出格式支持第三方軟件
DSR100系統(tǒng)的軟件保存所有測試 手原始數(shù)據(jù)，可供實驗人員導出成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
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)的高重復性。右圖是典型的光源相對強度的穩(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性
樣品的重復定位精度很大程度上決定了測量重復性，電動平移臺重復定位精度<10um，遠遠高于手動樣品定位
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)進行測量，不需要對操作人員進行復雜的培訓，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)在預設(shè)方案后即自動運行測量流程，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，給實驗人員足夠大的空間進行樣品安裝和調(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。實驗人員的可操作性大大增強。
◆ 激光監(jiān)視光路選項，CCD圖像監(jiān)控，可對小面積的光電探測器進行定位
產(chǎn)品規(guī)格表
| 項目 | 規(guī)格及技術(shù)指標 | ||||
| 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~ | Ф0.3~ | Ф2~ | Ф0.3~ | |
| 光源 | 光源 | 氘燈/溴鎢燈復合光源 | 溴鎢燈/碳化硅復合光源 | ||
| 光強穩(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@ | ＜2.5nm （2615nm@ | ||
| 掃描間隔 | 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 | ||||
| 標準探測器 | 標準硅探測器 （標定200~1100nm） | 標準熱釋電探測器（標定1~ | |||
| 光譜響應(yīng)度測量重復性* | ≤±1.5% | ≤±5% | |||
| 光路中心高 | | ||||
| 儀器尺寸 | | ||||
| 控制機柜 | 標準4U控制柜，含計算機 | ||||
DSR100系列可選配附件
| 型 號 | 說 明 | 備 注 |
| DSR-A1 | 標準硅探測器，光敏面直徑Ф | |
| DSR-A2 | 標準銦鉀砷探測器，光敏面直徑Ф | |
| DSR-A3 | 標準熱釋電探測器，光敏面 | |
| 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)視相機等，用于微小面積探測器光敏面對準 | 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， 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 | 高精度光學平臺 | |
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