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紫外可见分光光度计的光电池
来源:http://www.lab-spectrum.com/   作者:紫外可见分光光度计    更新日期:2014-12-03 13:19:29   
摘要:光电池是一种简单适用的光电转换元件。它的优点是简单、便宜、使用方便,不需要附加电源,可以直接使用;它的缺点是响应时间较长,有疲劳效应和温度效应。光电池分硒光电池和硅光电池。目前在紫外可见分光光度计中使用最多的是硅光电池。

光电池是一种简单适用的光电转换元件。它的优点是简单、便宜、使用方便,不需要附加电源,可以直接使用;它的缺点是响应时间较长,有疲劳效应和温度效应。光电池分硒光电池和硅光电池。目前在紫外可见分光光度计中使用最多的是硅光电池。

紫外可见分光光度计的光电池

(1)硒光电池
在一块平的铜、铁或铝金属片上沉浸一层硒半导体材料,在硒半导体材料层上镀有氧化物层(金属镉或氧化镉),两者界面起一个阻止电子通过的阻挡层作用。氧化物层上镀有金属导电透光膜和电极。整个表面用透明薄膜保护着。当光束透过导电透光膜后到达氧化物与半导体材料层的接触面;在光照下,氧化物层会产生一些具有足以克服这个阻挡层的能量的受激电子,从而使电子从半导体流向金属导电透光膜,由金属集电极收集,呈现带负电。半导体层由于失去电子金属片中的自由电子在电场用下被驱赶去补充,呈现带正电。将导电透光膜的集电极与半导体另一侧的金属片连接,如果外电路的电阻很小,则电路中有电流发生。若光辐射功率不很大,则光电流与光辐射功率成正比。
(2)硅光电池
硅光电池的最大光电流比硒光电池的最大光电流要大100倍以上,在可见光区的灵敏度更高。各类光电池都有极限照度;若入射光过强,光电池有可能产生疲劳或损坏。使用时要按说明书要求操作。
(3)光电池的特性
①光谱响应特性
硒光电池的光谱响应区为300-700nm,一般峰值波长在550nm左右。近几年,国际上很少有光谱仪器使用硒光电池作光电转换器件。
硅光电池是近几年国际上准双光束紫外可见分光光度计使用最多的。它被分为可见区使用的硅光电池和紫外可见区使用的硅光电池两种。可见区使用的硅光电池的光谱响应范围一般为320~llOOnm,一般峰值波长位置在960nm左右。如日本浜松公司的S13 37-16BR、S1337-3 3BR等硅光电池。紫外可见区使用的硅光电池,其光谱响应范围一般为190~llOOnm,一般峰值波长位置也在960nm左右。如S1337-BQ、S1336-8BQ、S2387SERIES等硅光电池。但近几年,国外有些硅光电池的光谱响波长峰值可在400一500nm,如日本浜松公司的S7505硅光电池,其波长范围为400~540nm,峰值位置在460nm;  日本浜松公司的S7686硅光电池,其波长范围为480~660nm,峰值位置在550nm。还有峰值位置在254nm的、更适合紫外可见分光光度计使用的硅光电池,如日本浜松公司的S2648-254型硅光电池,其峰值位置在254nm。
②光照特性曲线  各类光电池在不同的光照下,都有不同的光电流输出。短路电流和光照度呈线性关系;开路电压与光照度呈非线性关系,并且,当照度大于lOOOlx时,出现饱和。因此,使用光电池时,要注意使其工作在接近短路状态,即负载电阻尽量要小。
③稳定性  光电池的稳定性与制造工艺、温度、电磁场干扰等有关。光电池如果密封不好,很快就会使噪声增大,灵敏度下降;当光电池的温度上升,也会使噪声增加,使稳定性变坏;周围有电磁场干扰,也会影响其稳定性。所以,使用光电池作光检测器的紫外可见分光光度计,一定要注意防潮、防高温、防周围电磁场的干扰,以保证光电池工作在最佳环境下。
④暗电流和灵敏度  一般来讲,光电池的暗电流都较大,但近几年国外生产的硅光电池的暗电流非常小,如S1336-18BU、S1336-18BQ等硅光电池,最大暗电流仅20pA,很适合紫外可见分光光度计的使用要求。
硅光电池的灵敏度也很高;目前国外生产的硅光电池,在紫外区的灵敏度有的可达到O.1A/W,如日本浜松公司的BQ型硅光电池(S1336-18BQ、S1336-44BQ等)。

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