紫外光电探测器的发展及应用

紫外光电探测器不仅在工作时不易受长波电磁干扰，可以在很强的电磁辐射环境中工作，并且具有很好的隐蔽性，它不是通过主动向外辐射电磁波的形式向目标发射探测信号，而是通过被动接收紫外线辐射来辨认目标的，大大地避免了其本身位置的暴露。紫外光电探测器技术在军事和民用的多个领域内都有着非常广泛的应用。

为了满足人们的需求，高性能、高稳定性、高可靠性的紫外光电探测器，尤其是能在极端和恶劣条件下工作的探测器的研发显得尤为重要。紫外光电探测器作为紫外探测系统的核心部件，其性能指标对紫外探测系统的可靠性和准确性有着至关重要的影响。

紫外光电探测器的发展主要分为3个阶段。

第一阶段以紫外光电倍增管为代表，具有稳定性好、响应速度快、暗电流低、电流增益高等优点。虽然光电倍增管能实现高响应的紫外探测，但是光电倍增管需要大功率电源和阴极制冷，因此体积大、功耗大、价格高，并且还需要在低温高电压下才能工作。另外，探测器必须使用光学窗口材料和滤光片，因此很不利于实际应用。

第二阶段Si基紫外光电探测器应运而生。但是Si材料的禁带宽度较小，光谱响应在红外区，而且Si基紫外光电探测器对紫外全波段叶没有较高的响应，所以可见光抑制比较低，可靠性不高。此外Si基紫外光电探测器必须要加装非常昂贵的滤波器才能减小或消除可见光或者红外线对探测结果的影响，有选择性地实现在紫外波段工作。再加上紫外光在Si材料表面受到强烈的吸收，入射深度较浅，故Si基紫外光电探测器的量子效率略低，并且Si材料抗辐照能力差，受滤波器较大体重的影响，这些探测器在航空航天等领域的应用受到限制。

随着科技的进步，紫外光电探测器在新的领域取得了突破，这就是日益发展起来的第3代宽禁带半导体材料。采用宽禁带半导体(如ZnO基、GaN基、SiC及金刚石等)的紫外光电探测器为高性能紫外光电探测器的研究和应用开发注入了新的活力。

1、军事领域中的应用

①通讯方面

极具发展潜力的紫外通讯技术利用紫外线为媒质，几乎不受各种电磁干扰的影响，同时具有高抗干扰性、低窃听率和位辨率、灵动性强和全天候等特点，属于一种高保密通讯技术。

②导 弹的预警与跟踪方面

利用日盲紫外线的特性，避免自然环境的干扰，紫外光电探测器探测到导 弹尾焰辐射的中短波紫外线信号;探测器检测紫外信号后会传输给计算机，计算机系统会依据目标特性及预定算法对输入的信号进行识别、加工，进而可以精确追踪导 弹的轨迹。紫外系统与红外预警系统相比，它的结构简单、重量较轻、不需要制冷而且可以在中低空工作，抗干扰强，虚警率低。

2、民用领域中的应用

①天文学方面

通过对外星体的紫外线辐射探查研究，可得恒星大气层的温度及存在的元素种类。

②灾害天气预报方面

闪电发出光线中的紫外线成分和波形特征可以通过紫外光电探测器获得，从而可以准确地监测和预报灾害天气。

③在火灾预警方面

利用地面不存在日盲波段的辐射背景，紫外光电探测器可以非常灵敏地探测并锁定户外的火种，以便精确确定发生火情的位置，并相应地予以处置。

④海洋油污监测方面

油膜与海水对紫外光反射率差异十分明显，会引起紫外区荧光效应。利用这一效应，紫外光电探测器就可实时检测海面从而准确地监测海上油污的扩散和泄露的情况。

⑤生物医学方面

利用紫外探测技术可直接看到皮肤病病变的细节，近几年已经在皮肤病诊断方面取得了突破的效果。紫外光电探测器也可用来进行各种医学检测，比如血液、微生物、癌细胞等的检测，检测结果不仅直观、清楚而且迅速、准确。紫外辐射也可用来杀死微生物与细菌，因此紫外光电探测器在食品医疗器械、药品包装、水的消毒等可以进行有效的监测。