Cosa è stato usato per rilevare la luce prima dell'invenzione dei fotodiodi / fototransistor?


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C'erano tecnologie prima dei fotodiodi / fototransistori o simili semiconduttori, che potevano essere utilizzate per avviare o arrestare i macchinari in base alla quantità (o presenza / assenza) di luce che cadeva su di essi?

Risposte:


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I primi sensori di luce elettrica erano celle di selenio. Il selenio fu usato per resistenze presso la stazione ricevente sul cavo telegrafico transatlantico negli anni 1860, e si notò che dava risultati irregolari alla luce del giorno. Il selenio può generare una piccola corrente fotovoltaica, quindi è stato utilizzato nei misuratori di luce prebellici e (credo) dimostrazioni "Magic Eye" al Museo della scienza di Londra ...


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I fotoresistori erano i predecessori dei fotodiodi.

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Invece di agire come sorgente di corrente, erano resistori dipendenti dalla luce (LDR). Il loro principale svantaggio è che reagiscono molto lentamente ai cambiamenti di luce.


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Una proprietà importante di un LDR è la sensibilità al colore che ricorda l'occhio umano più di un fotodiodo.
jippie,

@jippie: questo è vero per molti fotodiodi comuni, ma i fotodiodi / transistor recenti possono essere trovati con una curva di sensibilità dell'occhio.
Radagast,

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Non utilizzato in modo simile per arrestare le macchine come nella tua domanda, ma prima che c'erano fototransistor / diodi avevamo tubi fotomoltiplicatori .

Sotto l'influenza di un'alta tensione un singolo fotone che si scontra con il catodo sensibile alla luce rilascerà diversi elettroni. Quindi questi elettroni sono attratti dall'anodo, sulla loro strada si scontrano di nuovo un paio di volte, rilasciando ancora più elettroni. Ad ogni modo, l'articolo wiki collegato è molto meglio nello spiegare la meccanica.


Ho incluso solo "per avviare o arrestare i macchinari" per indicare che deve essere utilizzato nei sistemi di controllo, quindi film usato in fotografia, o solo fette di mela (entrambi i quali cambiano colore in base alla luce in arrivo, ma non hanno un uso pratico in un sistema di controllo come sensore) non dovrebbero diventare risposte valide.
vsz,

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Un tubo fotomoltiplicatore è uno di questi dispositivi. Sono ancora usati in alcune applicazioni e come per un confronto fotodiodo con fotomoltiplicatori, osservando alcuni svantaggi di un fotodiodo alcune aree in cui un fotomoltiplicatore presenta vantaggi:

  • Area di rilevamento più ampia
  • Ha un guadagno interno
  • Sensibilità molto più elevata
  • Conteggio dei fotoni possibile senza particolari dispositivi elettronici di interfacciamento e raffreddamento
  • Tempo di risposta più rapido per molti progetti

Sebbene in genere non vengano più utilizzati a tale scopo, gli articoli li dichiarano i primi dispositivi a occhio elettrico, utilizzati per misurare le interruzioni nei raggi di luce. Ecco un'immagine dal precedente articolo di Wikipedia di come si presenta:

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Le provette PM sono ancora molto utilizzate per eventi con basso numero di fotoni in cui è necessario il conteggio dei fotoni. Basta cercare su Super Kamiokande per vedere un esempio estremo usato nella rilevazione del neutrino solare.
segnaposto

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Più semplice del tubo fotomoltiplicatore è il fotodiodo di base del tubo a vuoto:

fotodiodo

La piastra curva è il fotocatodo e la trave al centro è l'anodo. I fotoni liberano elettroni dalle superfici di entrambi gli elementi, ma poiché l'area del catodo è molto più grande dell'anodo, c'è un flusso netto di essi dal catodo all'anodo - che può anche essere considerato una "corrente positiva" "dall'anodo al catodo.

Albert Einstein ottenne il suo premio Nobel (1921) per aver spiegato come funziona (articolo pubblicato nel 1905).



È più una "fotovalvola" di quello che normalmente verrebbe compreso dal "fotodiodo", cioè un dispositivo di giunzione al silicio.
pjc50,

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pjc50: anche i tubi a vuoto a due elementi (o "valvole") sono chiamati diodi. Il termine non è limitato ai dispositivi a stato solido.
Dave Tweed

@Dave Tweed: L'OP ovviamente significava altri dispositivi oltre ai fotodiodi a semiconduttore perché ha scritto "... o semiconduttori simili"
Curd

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@ pjc50: In effetti, i diodi a semiconduttore prendono il nome dai tubi a vuoto a due terminali che li hanno preceduti. Due terminali: diodo. Tre terminali: triodo. Cinque terminali: Pentode. Questi nomi esistevano prima che arrivassero nuovi tipi di diodi fabbricati con semiconduttori.
Olin Lathrop,

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Fu nel 1873 che Willoughby Smith scoprì che la resistenza elettrica del selenio grigio dipendeva dalla luce ambientale. I primi prodotti commerciali furono sviluppati da Werner Siemens a metà degli anni 1870.


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I primissimi sensori di immagine erano i tubi vidicon, che sono una tecnologia di tubi a vuoto. Questi sono realizzati con metalli a bassa funzione di lavoro in un fotocatodo. Questi dispositivi sono ancora indirettamente referenziati nei moderni design dei sensori. Quando qualcuno dice di avere un sensore da 1/2 "(o 1/3" o 1 / 3.4 "ecc.) Stanno confrontando la diagonale dell'immagine con un diametro del tubo vidicon che per un diametro esterno di 1" era approssimativamente un'area di imaging di 16 mm. Ma questo non è neanche uno "standard".


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I Vidicon erano piuttosto in ritardo; gli orticisti erano precedenti così come il "Farnsworth Image Dissector" che era così insensibile che il suo ulteriore sviluppo ha portato al fotomoltiplicatore.
Brian Drummond,
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