光电探测器光谱响应测量系统

探测器光谱响应度测量系统-DSR100
一． 探测器光谱响应度测量系统简介
        光电探测器是利用具有光电效应的材料制成的将光辐射信号转变成电信号的传感器。大部分光电探测器在一定的光谱区域内具有较强的光谱选择性，所以光电探测器的光谱响应度在不同波长是不同的。因此光谱响应度是表征光电探测器性能的一个重要参数指标。另外，对于光电材料的科研工作，通过测量并分析光电材料的光谱响应度数据，可以进一步得出材料本身的各项特性（如掺杂浓度、晶格缺陷、吸收系数、少子扩散长度等）对于光电响应能力和量子效率的影响，从而对于优选材料、改进工艺具有指导性意义。
    DSR100系列探测器光谱响应度测量系统，正是适应不断增长的材料科学对检测设备的需求而诞生的。它结合了北京卓立汉光仪器有限公司给多家科研单位定制的光谱响应系统的特点和经验，采用国家标准计量方法进行测试，是光电器件、光电转换材料科研和检验的必备工具。
二． DSR100系列的特点

◆ 宽光谱范围（200~2500nm或1~14μm可选），适用面广 宽光谱范围意味着适用于各种不同样品，如响应在日盲区的深紫外探测器、响应在可见光的太阳能电池、响应在近红外的光纤传感器、响应在中远红外的红外光电传感器，都可以在DSR100上测量光谱响应度。 ◆ 开机即用的Turnkey系统设计，维护简单 系统采用替代法的测量原理，设计成开机即用的turnkey模式，用户不需要在实验前对系统进行复杂的调试，日常维护也十分简单。
		替代法是目前国家计量单位测量探测器光谱响应度所采用的标准方法。相比于传统的测试方法，替代法既简便，准确度又高，避免了许多系统误差的产生。采用替代法，用户只需要定期对标准探测器进行定标即可，而传统方法需要定期对系统各个部件进行定标，包括光源、单色仪、光路系统中各个光学元件等，从而导致用户不得不拆分系统，标定好部件之后还要重新组装调试。

◆ 调制法测量技术，提升测量结果信噪比

DSR100系统采用调制法测量技术。调制法是目前国家计量单位采用的标准方法，通过选频放大的技术，可以大幅度抑制杂散光或环境噪声对测量精度带来的负面影响。DSR100系统针对弱信号采集专门设计了独特的前置放大电路，同时采用高性能的锁相放大器进行调制法测量。锁相放大器测量灵敏度达到2nV，动态范围达到100dB。     通过提高测量灵敏度并且抑制噪声，DSR100系统可以从背景噪声中提取非常微弱的光电探测器响应信号。

◆ 全反射光路设计，优化光斑质量
        由于各种光电探测器的光谱响应范围不同，因此好的探测器光谱响应度测量系统应该是宽光谱范围的，这样才能具备较强的通用性。在宽光谱范围的光学设计中，采用反射式的光路设计要比透射式得到更高品质的光束质量和均匀光斑。在透射式的光学系统中，影响光束质量和光斑品质的重要因素是色差，色差源自于不同波长的单色光在光学材料中的折射率不同，波长范围越宽，色差越明显。而在反射式的光学系统中，由于根本不涉及折射，所以不存在色差的问题。因此采用反射式光路，成像质量大大优于透射式光路，从而可以得到更高均匀度的平行光斑，或者更小尺寸的汇聚光斑。

◆ 高稳定性光源，降低背景噪声影响

尽管采用调制法可以降低系统杂散光和背景噪声对测量的影响，但光源本身的波动依然无法消除。因此，在采用调制法的系统中，光源稳定性反而成为系统噪声的主要来源。DSR100采用高稳定性的光源来保证系统的高重复性。右图是典型的光源相对强度的稳定度测量数据。 ◆ 全自动测量流程    1)自动化测量流程得到高重复性 样品的重复定位精度很大程度上决定了测量重复性，电动平移台重复定位精度<10um，远远高于手动样品定位    2)自动化测量流程降低了操作人员的要求 按软件文字提示即可正确操作系统进行测量，不需要对操作人员进行复杂的培训，特别适合工业客户做检测用    3)自动化测量流程提高时间利用率 系统在预设方案后即自动运行测量流程，可提高操作人员时间利用率 ◆ 大空间样品仓，四壁可拆卸，方便系统调试   特别设计的四壁方便拆卸的样品仓，给实验人员足够大的空间进行样品安装和调试。同时，也能容纳一些特殊体积的探测器，比如液氮制冷的探测器、条纹变相管等。实验人员的可操作性大大增强。

◆ 激光监视光路选项，CCD图像监控，可对极小面积的光电探测器进
   行精确定位 

对于未来要做成阵列探测器的器件，光敏面往往非常小，特别是有些探测器还会安装在杜瓦瓶内。要把光斑准确的打在光敏面上，采用目视对准的方法无法保证精确性，几乎没有重复性可言。而采用激光监视光路，配合CCD相机进行可视化控制，不但可以做到精确定位，还可以多次重复。

◆ 标准测量软件，数据导出格式支持第三方软件
DSR100系统的软件保存所有测试*手原始数据，可供实验人员导出成txt、xls等常见格式的文档，以便后期分析处理。

◆ 高稳定性光源，降低背景噪声影响
产品规格表

项目		规格及技术指标
型号		DSR100UV-A	DSR100UV-B	DSR100IR-A	DSR100IR-B
波长范围		200~2500nm		1~14μm
测试光斑	光斑模式	均匀平行光斑	汇聚光斑	均匀平行光斑	汇聚光斑
	尺寸	Ф2~20mm	Ф0.3~3mm	Ф2~20mm	Ф0.3~3mm
光源	光源	氘灯/溴钨灯复合光源		溴钨灯/碳化硅复合光源
	光强稳定性	≤0.8%		≤2%
	光源切换方式	软件自动切换		软件自动切换
三光栅单色仪	光谱分辨率	＜0.1nm（435.8nm@1200g/mm光栅）		＜2.5nm (2615nm@75g/mm光栅)
	扫描间隔	*小可至0.005nm
	输出波长带宽	＜5nm		＜10nm
多级光谱滤除装置		根据波长自动选择滤光片，消除多级光谱杂散光
光调制频率		4~400Hz
数据采集装置灵敏度		锁相放大器2nV；直流数据采集可选
标准探测器		标准硅探测器（标定200~1100nm）		标准热释电探测器（标定1~14mm）
光谱响应度测量重复性*		≤±1.5%		≤±5%
光路中心高		305mm
仪器尺寸		1500mm×1200mm×560mm
控制机柜		标准4U控制柜，含计算机

 DSR100系列可选配附件

型  号	说  明	备  注
DSR-A1	标准硅探测器，光敏面直径Ф11.3mm,200~1100nm定标
DSR-A2	标准铟钾砷探测器，光敏面直径Ф3mm，800~2500nm定标
DSR-A3	标准热释电探测器，光敏面0.5mm×2mm，1~14um定标
DSR-B1	小型照明光源，用于样品室内照明
DSR-B2	包括532nm激光器、监视光路、监视相机等，用于微小面积探测器光敏面对准	需配合DSR-B1使用
DSR-C1	偏压接口附件，用于给样品探测器外接偏置电压，*高可承受1800V
DSR-C2	前置放大器接口附件，用于给样品输出信号接外置的前置放大器
DSR-F1	简易样品架，可调节前后，适用于小型光敏面的样品	主机含简易样品架一套
DSR-F2	三维调整样品架，可调节前后、旋转、升降适用于小型光敏面的样品
DSR-F3	杜瓦瓶固定架，适用于带有液氮杜瓦的制冷型探测器样品
OTPOT-1512	高精度光学平台1500mm×1200mm×800mm