四象限光电探测器用于表面形貌测量的研究

漫谈化工材料研究用的显微镜—SEM、TEM、AFM、STM陈老师（哲博检测，浙大国家大学科技园，Emal: ceshi@）化工材料的检测常常用到各种显微镜，如SEM、TEM、AFM、STM。

它们作用相近，却各有特点，灵活运用才能为材料的检测作出最大的贡献。

本文以散文形式漫谈了几种显微镜的原理、用途。

SEM：利用二次电子成像，表面5－10 nm的表层形貌像，最高分辨率目前是0.4 nm TEM：利用透射电子成像，样品的结构，形貌，同时可以观察倒易空间衍射花样，对于物质结构的解释有直观的优势。

并通过倾转得到的系列衍射花样，推知未知晶体结构。

最高分辨率0.5 A。

STM：利用隧穿电流的变化，得到样品表面原子级分辨像。

光学显微镜、TEM、SEM成像原理比较HRTEM和STM有本质区别的STM是表面局域电子态，和内部结构并无大关系TEM是晶格整体对电子的衍射，实际样品都有一定厚，高阶衍射和多次衍射束都有影响，样品厚度过大的话（几十个nm）就很难得到高分辨像了。

另外，样品的晶轴转向也很有讲究，否则得到的高分辨像实际是一定角度的投影，晶格常数就不匹配了。

我们这里在F30上一般不做diffraction pattern，因为有损坏CCD的危险。

拍出高分辨来做FFT就可以了。

比如，TEM观察主要是针对生物材料的内部超微结构；SEM和AFM观察是针对生物材料的表面形貌。

但是，SEM的景深比AFM的大，所以图像的立体效果好，但是对于纳米级的结构分辨不好（这个有时也要看仪器性能），而AFM的景深小，图像的立体感和反差不如SEM，但是对于纳米级的结构解析度好。

此外，AFM的制样简单，但观察比较费时间。

你做的是纳米材料，具体用哪个技术还需要你自己根据研究的内容来决定。

我仅是从生物材料的角度来分析这几种技术，回答的并不全面，还望有更多的朋友来帮你。

权此在这里抛砖引玉吧。

SEM扫描电镜可以观察物体的表面形貌,也可用于做成分的定性和半定量分析TEM透射电镜样品需要做成薄片,可用于观察内部显微结构,也可用于选区电子衍射等,也可用于成分分析,而且TEM的倍数要比SEM大得多，TEM很多用于观察纳米级别的试样STM 扫描隧道显微镜原子级，高分辨similar with AFM原子力显微镜（AFM ）的原理是利用针尖与样品表面原子间的微弱作用力来作为反馈信号，维持针尖——样品间作用力恒定，同时针尖在样品表面扫描，从而得知样品表面的高低起伏。

文章编号:100525630(2007)0120007205四象限红外探测器光电参数测试技术研究Ξ徐小　,陈海清,齐哲明(华中科技大学光电子工程系,湖北武汉430074) 摘要:针对四象限红外探测器的特点,设计了基于双光路替换法的光学系统。

该系统可测试探测器的脉冲响应灵敏度、光电响应均匀度以及相邻象元之间的串扰并可以有效地避免光源输出功率波动和光学分光器件分光比的测量不确定度等因素带来的误差,在相同的硬件条件下可实现更高的测量精度。

实验结果证明:该测量系统具有较低的测量误差(≤5%),并且结构简单紧凑,可适用于对光源要求较高的检测系统进行实时检测。

关键词:四象限红外探测器;双光路替换法;响应灵敏度;响应均匀度;串扰中图分类号:TN 215 文献标识码:AStudy on photo -electron i c param eters m ea sure m en t syste m of four quadran t i n frared detectorX U X iao 2y ao ,CH EN H ai 2qing ,Q I Z hen 2m ing(D epartm en t of Op to 2electron ic Engineering ,H uazhong U n iversity of Science and T echno l ogy ,W uhan 430074,Ch ina ) Abstract :A n op tical syste m is designed ,w h ich is based on the p rinci p le of double op tical path s and acco rding to the characteristics of four quadran t infrared detecto r .T he m easure m en t syste m m ain ly ach ievesthe para m eters bel ow :res pon sibility ,homogeneity and co 2disturbance.T he syste m can effectively reduce the erro rs caused by the turbulence of the laser outcom e and the uncertain ties of op tical divisi on ,and ach ievesh igher m easure m en t accuracy under the sa m e circum stances .T he result show s th is compact ,si m p lifiedop tical syste m can be used in m any detective syste m s having h igh require m en t of op tical res ources.T he m easure m en t erro r is no t h igher than 5%.Key words :four quadran t infrared detecto r ;double op tical path 2rep lace m en t m ethod ;res pon sibility ;homogeneity ;co 2disturbance1　引　言红外探测器技术是红外科技领域中重要组成部分。

四象探测器的原理和应用一、什么是四象探测器四象探测器是一种用于检测和测量物体表面的工具，它基于电流和电压的测量原理，通过测量四个象限的电流和电压，来确定物体表面的性质和特征。

四象探测器常用于材料科学、电子元器件测试和电子显微术等领域。

二、四象探测器的工作原理四象探测器的核心部件是一个由四个电极组成的电流引出器，通常被固定在一个传感器的底座上。

这四个电极分布在一个平面上，并形成一个正方形或矩形的布局。

当将四象探测器放置在被测试物体的表面时，它会与物体表面接触，进而测量和检测物体。

四象探测器通过测量在电流和电压之间的关系来确定物体的性质。

当施加电压到探测器上时，四个电极会产生不同的电流，这些电流与物体表面的性质有关。

通过测量四个电极上的电流和电压，可以推导出物体表面的导电性、电阻率、电感等相关参数。

三、四象探测器的应用领域四象探测器在材料科学、电子元器件测试和电子显微术等领域有广泛的应用。

以下是四象探测器的几个主要应用领域：1. 材料科学研究四象探测器能够在非接触和微观尺度上测量材料的电学性质，如导电性、电阻率等。

这对于研究材料的结构和性质具有重要意义，可以帮助科学家深入了解材料的电子结构和性能。

2. 电子元器件测试在电子元器件制造过程中，四象探测器可以用于测试和验证电子元器件的性能和可靠性。

通过测量元器件表面的电流和电压，可以检测出可能存在的故障或缺陷，并进行精确的定位和修复。

3. 电子显微术在电子显微术中，四象探测器可用于分析材料表面的形貌和物理性质。

通过测量电流和电压的变化，可以获取有关样本的更详细信息，如表面形貌、粗糙度、导电性等。

4. 功能薄膜的研究功能薄膜是一种具有特殊性能的薄膜材料，如透明导电膜、光学薄膜等。

四象探测器可以用于测试功能薄膜的性能参数，并优化薄膜的制备工艺和应用。

四、四象探测器的优势和局限性四象探测器作为一种表面测试和测量工具，具有以下优势：•高精度：四象探测器能够实现微米级的测量精度，对于微小尺度的物体表面特征和性质的测量具有较高的精确度。

光电定向实验李康华（哈尔滨工业大学威海校区光电科学系，威海264209）摘要:采用四象限探测器作为光电定向实验，学习四象限探测器的工作原理和特性，同时掌握四象限探测器定向的工作方法。

实验中，四象限探测器的四个限区验证了具有完全一样的光学特性，同时四象限的定向具有较良好的线性关系。

关键词:光电定向四象限探测器1、引言随着光电技术的发展，光电探测的应用也越来越广泛，其中光电定向作为光电子检测技术的重要组成部分，是指用光学系统来测定目标的方位，在实际应用中具有精度高、价格低、便于自动控制和操作方便的特点，因此在光电准直、光电自动跟踪、光电制导和光电测距等各个技术领域得到了广泛的应用。

光电定向方式有扫描式、调制盘式和四象限式，前两种用于连续信号工作方式，后一种用于脉冲信号工作方式。

，由于四象限光电探测器能够探测光斑中心在四象限工作平面的位置，因此在激光准直、激光通信、激光制导等领域得到了广泛的应用［1］. 本光电定向实验装置采用激光器作为光源，四象限探测器作为光电探测接收器，采用目前应用最广泛的一种光电定向方式现直观，快速定位跟踪目标方位。

定向原理由两种方式完成：1、硬件模拟定向，通过模拟电路进行坐标运算，运算结果通过数字表头进行显示，从而显示出定向坐标；2、软件数字定向，通过AD 转换电路对四个象限的输出数据进行采集处理，经过单片机运算处理，将数据送至电脑，由上位机软件实时显示定向结果。

本实验系统是根据光学雷达和光学制导的原理而设计的，利用其光电系统可以直接、间接地测定目标的方向。

采用650nm激光器做光源，用四象限探测器显示光源方向和强度。

通过实验，可以掌握四象限光电探测器原理，并观测到红外可见光辐射到四象限探测器上的位置和强度变化。

并利用实验仪进行设计性实验等内容，将光学定向应用到各领域中[2]。

2、实验原理2.1、系统介绍光电定向是指用光学系统来测定目标的方位，在实际应用中具有精度高、价格低、便于自动控制和操作方便的特点，因此在光电准直、光电自动跟踪、光电制导和光电测距等各个技术领域得到了广泛的应用。

四象限InGaAs APD探测器的研究王致远;李发明;刘方楠【摘要】文章中设计的四象限InGaAs雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode,APD)的管芯结构采用正入光式平面型结构,而材料结构采用吸收区、倍增区渐变分离的APD结构,在对响应时间、暗电流和响应度等参数进行计算与分析的基础上,优化了器件结构参数.试验结果表明,其响应时间≤1.5 ns,响应度≥9.5 A/W,暗电流≤40 nA,可靠性设计时使PN结和倍增层均在器件表面以下,可有效抑制器件表面漏电流,提高器件的可靠性.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2007(000)006【总页数】4页(P43-46)【关键词】InGaAs雪崩光电二极管;吸收区倍增区渐变分离-雪崩光电二极管;光谱响应范围;响应度;暗电流【作者】王致远;李发明;刘方楠【作者单位】重庆邮电大学,光电工程学院,重庆,400065;重庆邮电大学,光电工程学院,重庆,400065;重庆邮电大学,光电工程学院,重庆,400065【正文语种】中文【中图分类】TN3InGaAs材料制作的探测器具有直接禁带、室温工作和高纯度的优点，由它制作的光电探测器具有极低的暗电流和噪声。

在过去的十多年中，在光纤通信需求的推动下，InGaAs材料和器件有了很大的发展，现在已经能制备出性能非常优良的探测器。

激光导引头、激光经纬仪等光电跟踪、定位和准直仪器中常用四象限探测器作为光电传感器。

激光制导武器的核心器件便是激光导引头，位于导引头最前端的象限光电探测器是捕获目标、判断目标位置、分析目标状态的第一信息的关键部分［1］。

开发In-GaAs四象限探测器已成为激光制导、激光瞄准、探索和跟踪等装备的迫切需求，也是民用大气检测、土壤水分和碳化物等监控所需象限探测器的发展趋势［2］。

1 工作原理及器件参数设计1.1 工作原理四象限探测器的基本工作原理如图1所示。

器件的4 个象限同时工作在反向偏压下，当光照射时，在每个象限耗尽区内，光激发产生的载流子分别向两极运动，电子在运动过程中经过具有高电场的电荷层加速，在倍增层内碰撞产生大量的空穴电子对（雪崩效应），在外电路形成比光激发电流大得多的雪崩电流，实现器件的增益，同时，也将光信号转换成了4 路电流信号，如图1（a）所示。

四象限光电探测器电路概述解释说明1. 引言1.1 概述本文介绍了四象限光电探测器电路的概念、原理和应用领域。

四象限光电探测器是一种能够实现光信号的双向检测和定位的器件。

它具有高灵敏度、快速响应和良好的定位准确性等优势，因此在许多科学研究和工程应用中得到广泛应用。

1.2 文章结构本文共分为五个部分：引言、四象限光电探测器电路、四象限光电探测器电路的组成部分、实验与结果分析以及结论与展望。

引言部分对本文的内容进行了简要概述，接下来将详细说明四象限光电探测器电路的原理、概念和应用领域。

然后，我们将讨论构建四象限光电探测器电路所需的关键要素以及信号处理与放大电路设计方法。

接着，我们描述了进行实验的设备和试验方法，并展示并分析了实验结果。

最后，文章总结回顾了四象限光电探测器电路，并展望了进一步研究中存在的问题和改进方向，以及该技术的应用前景和发展趋势。

1.3 目的本文的目的是全面介绍四象限光电探测器电路的原理和应用，为读者提供一个清晰的了解这一技术的框架。

通过详细描述四象限光电探测器电路的组成部分和信号处理方法，读者可以了解到如何构建和优化这种电路。

此外，实验结果和分析将进一步验证该技术在不同领域中的应用性能，并为未来研究提供参考。

通过阅读本文，读者将对四象限光电探测器电路有一个全面而深入的理解，并能够探索其更广阔的应用前景。

2. 四象限光电探测器电路2.1 光电探测器原理光电探测器是一种能够将光信号转化为电信号的装置。

其工作原理基于内部光敏材料与外界光线相互作用，产生电流或电压输出。

常见的光电探测器包括光敏二极管、光敏三极管、光敏场效应晶体管等。

2.2 四象限光电探测器的概念和优势四象限光电探测器是一种能够在两个正交方向上进行双向测量的特殊类型的光电探测器。

传统的单象限光电探测器只能在一个方向上进行单向测量，而四象限光电探测器可以同时获取样品对于输入光源位置和运动速度的信息。

四象限光电探测器具有以下几个优势：1. 双向检测：四象限结构使得该种类型的光电探测器能够检测目标物体在平面上的水平和垂直运动。

四象限光电探测器象限间一致性测量方法
李日忠;黄俊斌;秦石乔
【期刊名称】《传感技术学报》
【年(卷),期】2006(19)6
【摘要】将四象限光电探测器应用于目标方位测量时,探测器四个象限的一致性至关重要.用日光灯灯光作光源测量四象限光电探测器象限间响应度一致性,此方法简单有效,容易实现,且能达到较高的精度.用此方法测量了一个GT111四象限光电探测器,其象限间响应度一致性＞82%,测得的结果显示GT111四象限光电探测器具有较好的象限间响应度一致性.
【总页数】3页(P2610-2612)
【作者】李日忠;黄俊斌;秦石乔
【作者单位】海军工程大学兵器工程系,武汉,430033;海军工程大学兵器工程系,武汉,430033;国防科技大学光电工程学院,长沙,410073
【正文语种】中文
【中图分类】TN2
【相关文献】
1.四象限探测器光电跟踪伺服系统的研究 [J], 李芳;郭建强;何婷婷;李游;殷凯
2.四象限光电探测器实验装置的研究与应用 [J], 杨应平;陈梦苇;贾信庭
3.四象限光电探测器高温输出自激失效分析 [J], 何凌空;高勇
4.双四象限探测器弥散斑测量方法研究 [J], 党丽萍;刘君华;汤晓君
5.四象限探测器光斑尺寸测量方法的研究 [J], 孙峰;黄开仁;张鑫;邓代竹
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。