Внешним фотоэффектом называется испускание электронов веществом под действием света. Энергетический баланс при фотоэффекте выражается уравнением Эйнштейна:
, (3.1)
где hν – энергия светового кванта, переданная электрону, А – работа выхода электрона за пределы вещества, – максимальная кинетическая энергия освободившегося электрона.
Уравнение (3.1) дает теоретическое обоснование законов фотоэффекта, экспериментально установленных еще Столетовым (1883 – 1889 гг.):
1) максимальная скорость фотоэлектронов определяется частотой света и не зависит от его интенсивности;
2) фототок насыщения пропорционален световому потоку;
3) для каждой поверхности существует минимальная частота () (так называемая красная граница фотоэффекта), при которой еще возможен внешний фотоэффект:
.
При , фотоэффект отсутствует.
Диапазон спектральной чувствительности фотоэлектронных приборов определяется типом применяемого фотокатода, а в некоторых случаях и материалом входного оптического окна. Наиболее часто встречающиеся типы фотокатодов, приведены в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Типы фотокатодов
Обозначение спектральной характеристики |
Область спектральной чувствительности, мкм |
Тип фотокатода |
С-1 |
0,400 – 1,200 |
Серебряно-кислородно-цезиевый (AgOCs) |
С-2 |
0,400 – 0,650 |
Сурьмяно-цезиевый (SbCs) массивный |
С-3 |
0,215 – 0,600 |
Сурьмяно-цезиевый (SbCs) с увиолевым стеклом |
С-4 |
0,330 – 0,650 |
Сурьмяно-цезиевый (SbCs) полупрозрачный |
С-5 |
0,300 – 0,800 |
Висмуто-серебряно-цезиевый (BiAgCs) |
С-6 |
0,300 – 0,600 |
Сурьмяно-цезиевый (SbCs) на металлической подложке |
С-7 |
Висмуто-серебряно-цезиевый (BiAgCs) |
|
С-8 |
0,300 – 0,800 |
Многощелочной (SbKNaCs) |
С-9 |
0,160 – 0,650 |
Сурьмяно-кислородно-цезиевый (SbCs (0)) |
С-10 |
0,215 – 0,320 |
Магниевый (Mg) с увиолевым стеклом |
С-11 |
0,300 – 0,850 |
Многощелочной (SbKNaCs) полупрозрачный |
С-13 |
0,215 – 0,830 |
Многощелочной (SbKNaCs) с увиолевым стеклом |
С-14 |
0,200 – 0,400 |
Теллурид-цезиевый (TeCs2) |
С-15 |
0,160 – 0,600 |
Сурьмяно-цезиевый (SbCs) на кварцевой подложке |