Receptoarele de radiații electromagnetice se numesc organe sensibile sau dispozitive care reacționează într-un fel la incidentul de radiație de pe acestea. Aceasta include ochiul (vezi aici) al persoanei. care, de-a lungul aproape întregii istorii a observațiilor astronomice, au fost singurele receptoare de radiații. Receptoarele artificiale ale radiațiilor electromagnetice au fost folosite doar în astronomie în ultimii o sută de ani. Primul detector de radiație artificială a fost o fotoemulsie (a se vedea aici) aplicată pe plăcile de sticlă și apoi a apărut o mare varietate de receptoare fotoelectrice. Mulți dintre ei au fost creați la timp pentru rezolvarea problemelor specifice aplicate, fără legătură cu studiul Universului.
Ca receptoare de radiații antene, sunt utilizate circuite oscilante care primesc emisii radio în benzile de frecvență înguste. Receptorul de antene se comportă ca un monochromator. Fluxul radio al obiectelor cosmice, de regulă, este foarte slab și se îneacă în interferențe radio cu o mare varietate de frecvențe. Sarcina separării fluxurilor de surse radio cosmice poate fi comparată cu încercările de observare a stelelor în cerul din timpul zilei. Prin urmare, semnalul recepționat de receptorul antenei este amplificat și supus transformărilor prin dispozitive electronice înainte de a fi înregistrat prin dispozitive de măsurare și înregistrare. A se vedea și telescopul, radioul.
bolometru (de la arcul grecesc - aruncarea cu bile, fascicul și ... metru)
Bolometrul se referă la receptoarele de radiație termică, care, în principiu, trebuie să absoarbă și să se transforme pentru a încălzi toate radiațiile care apar pe ele. Un trup negru ideal ar putea servi drept un bolometru ideal. Cu toate acestea, materia neagră cu adevărat existentă absoarbe radiațiile electromagnetice numai într-o regiune anume, dar destul de largă, a lungimilor de undă. De exemplu, funinginea absoarbe radiațiile de la cele mai scurte lungimi de undă până la 12 microni. iar pentru lungimi de undă mari este transparentă.
De obicei, bolometrul constă dintr-o bandă subțire de metal suspendată într-un bec evacuat cu o fereastră transparentă și conectat la un circuit electric de măsurare cu o grosime de până la 0,1 microni. Când este încălzit, rezistența electrică a benzii crește, ceea ce reduce cantitatea de curent din circuit. Măsurarea fluxurilor de radiații cu ajutorul bolometrelor face posibilă determinarea valorilor absolute ale unor parametri precum luminozitatea și temperatura sursei.
Există mai multe tipuri de receptoare electromagnetice cu radiații gama.
Înregistrarea fotonilor cu energii de la 0,2 la 12 milioane de electroni volți se realizează utilizând senzori de scintilație. În acest scop, se utilizează, de exemplu, cristale de iodură de sodiu. Impulsurile radiației ultraviolete și vizibile, care au apărut în ele sub acțiunea quanta gamma. sunt fixate de fotomultiplicatori (vezi aici).
Înregistrarea fotonilor cu energii de la 50 de milioane la 5 miliarde de electroni este produsă folosind camere de cale. În interacțiunea quanta-gamma cu materia, sunt produse perechi de electron-positron. Ei, la rândul lor, ionizează atomii de gaz din camerele destinate înregistrării unor astfel de evenimente.
Odată cu înregistrarea fotonilor gama, care au o energie de 12 până la 50 de milioane de electroni, există o problemă, deoarece Pentru acest domeniu, aplicarea atât a senzorilor de scintilație cât și a camerelor de cale este ineficientă.
Pentru observarea razelor gamma cu energii mai mari de 10 miliarde de electroni folosește faptul că, atunci când intră în atmosfera Pământului, ele produc ploi de particule incarcate. Aceste particule sunt fixate de senzorii radiației Cherenkov pe care le produc. O mulțime de astfel de senzori se află pe suprafața pământului și acoperă o suprafață de până la o sută de mii de metri pătrați.
Ochiul unei persoane nu are o asemenea vigilență ca ochiul vulturului sau sensibilității, ca ochiul unei bufnițe. Cu toate acestea, unele proprietăți sunt comparabile sau chiar superioare parametrilor corespunzători dispozitivelor tehnice. De exemplu, intervalul dinamic, i. raportul dintre intensitățile dintre cele mai puternice de cele mai slabe semnale, care sunt capabile să perceapă și să nu denatureze dispozitivul a primit, în ochii mei mult mai largă decât multe detectoare de radiații artificiale. Ochiul se adaptează în intervalul de schimbări în iluminare, de la o zi la noapte fără lună, de miliarde de ori. În acest caz, dacă senzația individuală a luminozității surselor de lumină se modifică într-o progresie aritmetică, atunci în realitate fluxul de lumină variază geometric. Astfel, ochiul uman, așa cum a fost, netezește schimbările în intensitatea fluxului luminos. În acest sens, scala măsurărilor stelare nu este direct proporțională cu luminozitatea obiectelor celeste; inițial sa bazat pe evaluările sale vizuale. Modificarea diametrului pupilei poate asigura adaptarea ochiului la o schimbare a fluxului luminos de o sută de ori. Rolul principal în adaptare este jucat de tranziția de la viziunea zi-noapte, pentru care sunt responsabili diferiți receptori ai retinei. Vedere fotopică este asigurată printr-o reacție fotochimică conținută în „conurile“ - retinele lor conținea 5-10,000,000 - iodopsina și seturi - este în „bețe“ rodopsinei. „Baghetele“ în retina conține aproximativ 100 de milioane, dar ele sunt aranjate în grupuri care acoperă zone mici ale fundului de ochi, iar nervul optic este conectat numai un astfel de grup, în timp ce fiecare „con“ are propria sa conexiune la creier. Aici trebuie remarcat faptul că reacțiile fotochimice ale rodopsinei nu oferă viziune de culoare, deci deja la amurg. când se trece la viziunea de noapte, o persoană încetează să distingă culorile.
La adaptare la întuneric complet, care ocupă cel puțin o oră, ochiul este capabil să detecteze magnitudinea opta stele, care este echivalent cu primirea de la un total de 50 cuante de lumină pe secundă. Sensibilitatea spectrală maximă a ochiului este de 555 angstromi. și anume pe partea galbenă a domeniului optic al spectrului de radiații electromagnetice. Coincide cu maximul spectrului de radiații solare. care este destul de natural, având în vedere că marea majoritate a strămoșilor noștri au petrecut în lumină naturală, iar evoluția evolutivă a ochiului uman a avut loc sub influența soarelui.
Puterea de rezolvare a ochiului la observarea obiectelor cu două puncte este de 1 minut unghiular, care corespunde unei distanțe între imaginile lor pe retină de 5 microni. Cu toate acestea, firul electric este vizibil pe cer, chiar și atunci când grosimea lui este egală cu 1 secundă a arcului, dar datorită faptului că imaginea lui suprimă multe elemente ale retinei.
Matricea CCD - un dispozitiv format dintr-un set de receptoare fotovoltaice compacte și foarte mici - pixeli. Abrevierea CCD este reprezentată de dispozitivele Coupled Charge (CCD).
CCD-urile au de obicei o formă pătrată și este complet umplut cu pixelii, astfel încât, pe de o parte a pieței se potrivesc câteva mii de tone. E. Pe întreaga suprafață a unui pătrat de care există zeci de milioane. Fiecare pixel este un receptor independent de lumină, care vă permite să înregistrați imaginea proiectată pe matrice. Poate fi procesat de dispozitive electronice sau computere, înregistrate pe suporturi magnetice și transmise prin linii de comunicații. CCD-matricele sunt utilizate pe scară largă în construcția de dispozitive de vehicule spațiale.
Există mai multe tipuri de receptoare de radiație electromagnetică din domeniul spectral cu raze X (vezi Spectrum).
Înregistrarea fotonilor cu energii mai mici de 30 mii de volți electroni se realizează utilizând efectul fotoelectric. Pentru aceasta se folosesc contoare proporționale cu gaze. Ele sunt de obicei umplute cu un amestec de argon sau xenon cu metan sau dioxid de carbon. Amplitudinile impulsurilor electrice la ieșirea unui astfel de contor sunt proporționale cu energiile fotonilor care intră.
Înregistrarea fotonilor cu energii de la 30 mii la 10 milioane de electroni volți este posibilă prin utilizarea detectorilor de scintilație. Pentru aceasta se utilizează cristale de iodură de sodiu sau iodură de cesiu cu aditivi speciali. Impulsurile de radiații ultraviolete și vizibile care au apărut în ele sub acțiunea quantului de raze X. sunt fixate de fotomultiplicatori (vezi aici).
In domeniul razelor X este mai mult de zece Angstrom folosind diode sau o matrice CCD (a se vedea. Aici) și fotomultiplicator placă microcanal.
fotodiodă (din limba greacă fwtoV - f otos - diodă luminoasă)
Un dispozitiv semiconductor în care apare o diferență de potențiale electrice sub influența radiației electromagnetice care apare pe ea. În acest caz, ca în cazul fotorezistenței (vezi aici), se utilizează un efect fotoelectric intern. Totuși, spre deosebire de rezistența fotografică, în fotodiodă se formează un strat de blocare semiconductor și un exces de electroni care nu sunt conectați cu atomii apar doar într-o singură parte a acestuia. Prin magnitudinea curentului din circuitul electric, care închide cele două părți ale fotodiodului, se poate judeca intensitatea incidentului de radiație pe acesta.
rezistenta fotografica (rezistenta la lumina din Grecia)
Rezistența fotografică își modifică conductivitatea electrică sub influența radiațiilor electromagnetice. Se utilizează efectul fotoelectric intern. Consta in faptul ca electronii, scosi de fotonii radiatiilor electromagnetice din carcasele lor atomice, nu lasa conductorul electric la care radiatia se intampla. Numărul de electroni socializați în fotorezist este reumplut, adică rezistența acestuia scade proporțional cu intensitatea incidentului de radiație pe acesta.
fotomultiplicator (din limba greacă fwtoV - f otos - multiplicator de lumină)
Fotomultiplicatorul permite înregistrarea unor fluxuri foarte slabe de radiații electromagnetice vizibile și ultraviolete. Acest lucru se realizează cu ajutorul unui efect extern fotoelectric, în care „scos“ din fotoni fotocatod - catod cu un strat special - electronilor emiși în interiorul bulbului cilindric, care este evacuat din aer. Are un număr de plăci metalice - dynoduri, între care se formează potențialele câmpului electric (vezi câmpul fizic, câmpul electromagnetic). Potențialele dynodurilor cresc de la catod la anod. Căzând pe primul dynod, fiecare electron accelerat sub acțiunea unei diferențe de potențial, un electron deja bate mai multe din aceleași particule. Acești electroni, la rândul său, de accelerare, cad pe următoarea dynode și așa mai departe. D. Se produce creștere avalanșă a numărului de electroni și anod se încadrează în zeci și sute de milioane de mai multe dintre ele, ceva care a fost în relief de fotocatod. Curentul care apare în circuitul electric care leagă anodul și catodul este proporțional cu intensitatea incidentului de radiație incidentă asupra fotomultiplicatorului.
photoemulsion (din greacă fwtoV - f otos - lumină și de la lat emulsus - expulzat)
Se compune din gelatină, în care se cântăresc cristale de bromură de argint și se aplică pe baza fotografică: o placă sau un film. Dacă proiectați o imagine a unui obiect pe o emulsie - pentru a face o expunere, atunci sub influența radiației electromagnetice, moleculele de la care sunt compuse cristalele intră într-o stare de energie excitată - sunt inițiate. Dezvoltatorul reacționează chimic numai cu bromura de argint care a fost inițiată de radiație. Ca urmare a reacției, în locurile în care aceasta a căzut, se formează argintul metalic pur și cu atât este mai intensă radiația căzută.
Apoi, pentru a priva emulsia de abilitatea de a percepe lumina, este tratată cu un fixativ fixant, care îndepărtează moleculele rămase de bromură de argint. După spălare și uscare pe bază fotografică, rămâne argintul metalic negru, care formează o imagine negativă a obiectului.
În ciuda faptului că plăcile fotografice au fost folosite în astronomie în primul rând ca receptoare de lumină, ele continuă să rămână necesare și până în prezent. au un document de calitate foarte important - documentar. În observatoarele lumii în ultimii o sută de ani, au fost fotografiate mii de plăci fotografice. Investigațiile stelelor variabile. Căutarea de planete mici, încă descoperite. noi și supernove nu sunt încă posibile fără a compara imaginile acelorași secțiuni ale cerului obținute la momente diferite (vezi Stele, Noi Variabile).
electron - convertor optic
Convertorul electron-optic (EOP) permite transformarea imaginii obținute în raze infraroșii invizibile în cea vizibilă (vezi aici). Folosind un sistem optic, imaginea unui obiect care emite radiații electromagnetice în domeniul infraroșu este construită pe fotocatodul acestui dispozitiv. Electronii scoși din ea prin fotoni, așa cum se întâmplă în fotomultiplicator (vezi aici), zboară în bulbul evacuat. Acestea sunt focalizate pe un câmp electric (a se vedea câmpul fizic, electromagnetic) pe un ecran fluorescent, similar unui ecran de televiziune, unde apare o imagine vizibilă pentru ochi. Inițial, convertoarele electron-optice au început să fie utilizate în dispozitivele de observare de noapte, în interesul serviciilor speciale și militare.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: