Aula anterior

• Apresentação de Paulo sobre Condutividade em Sólidos

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• Figuras de mérito dos detectores: NEP, R, tc, D

• Dois tipos de detectores:

– Fotônicos

– Térmicos

• Detectores fotônicos:

– Fotoemissivos: tubos a vácuo, efeito fotoelétrico,

channeltron, PMT

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Continuação aula sobre detectores

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Detectores fotoemissivos• Baseados no efeito fotoelétrico e geração de portadores de carga. • Fotodiodos à vácuo e à gás, PMT e Photo-channeltron

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Fotomultiplicadora - PMT

• Impacto inicial sobre material fotoemissivo

• Posterior emissão secundaria de elétrons a través de dinodos

• Multiplicação considerável de elétrons

• Ganho de 109 elétrons no anodo por fotoelétron (pulso)

• Ganho de 107 em modo continuo• E.g. pulso de 2ns no anodo com

109 fotoelétrons gera 4V numa RL de 50

• Contador de fótons• D* até 1016 cm Hz1/2 W-1, só o olho

humano é capaz de detectar 10 fótons no azul que se aproxima a esse valor.

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Características essenciais na montagem de PMT

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Corte transversal de uma PMT

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Algumas características dos dinodos• Muitos materiais emitem, em média, d novos elétrons por cada elétron

que colide na sua superfície.• Se a energia cinética do elétron incidente for suficientemente

energética, entre 100 e 200 eV, então d > 1, teremos amplificação• Assim teremos para N dinodos a geração de dN elétrons

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http://www.olympusmicro.com/primer/flash/photomultiplier/index.html

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Superfícies fotoemissivas de PMT’s

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Outros detectores

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Multiplicador de elétrons ou

channeltron

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channeltron

Voltagem de entrada -3000 V

Defletores +- 400V

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http://www.olympusmicro.com/primer/java/photomicrography/photomultiplier/channel/index.html

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Outra forma do Channeltron

dispoptic 2013http://www.iap.tuwien.ac.at/~werner/qes_tut_exp.html

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Microchanneltron?

E a superfície para emissão?

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channeltron

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Aplicação?

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Aplicação

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Aplicação?

Visão noturna

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Espectroscopia emissiva de elétrons - com raios-X ou canhão de ions

Modo Espectral

– Área analisada de 2x1mm até 15 mícrons de diâmetro.

–energia: 5 to 160 eV

–8 channeltron multi-detector

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Fotodiodo de silício

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Detectores fotovoltaicos

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Resposta espectral de D* de

detectores fotovoltaicos

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O mesmo principio é usado na obtenção de células solares

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http://www.specmat.com/Overview of Solar Cells.html

A = encapsulamento que sela a célula do ambiente externo, pode ser vidro ou

plástico

B = grade de contato, bom material condutor, que pode servir como coletor de

elétrons

C = Camada Anti-Refletora, com índice de refração e espessura apropriados, guia a

luz para dentro da célula, evitando que a luz incidente seja refletida para fora da

célula

D = silício tipo -n (e.g. P ou As como impurezas)

E = silício tipo -p (e.g. B)

F = contato metálico recobrindo toda a base da célula

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Numa maneira ilustrativa

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Cálculo de célula solar

http://jas.eng.buffalo.edu/education/pnapp/solarcell/index.html

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Eficiência da célula solar

• É um tema atual, pode-se dizer que existe até publicações indicando até 100% de eficiência?

• http://www.tgdaily.com/content/view/39807/113/• The material is comprised of a hybrid of plastics, molybdenum

and titanium. • Outro:

http://www.nature.com/naturejobs/science/jobs/89795-Nitride-materials-for-high-efficiency-solar-cells

Material Efficiency in lab (%)

Efficiency of production cell (%)

monocrystalline silicon about 24 14-17

polycrystalline silicon about 18 13-15

amorphous silicon about 13 5-7

Como era considerado:

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Eficiência de células solares

Será que parou nos ~40% de eficiência?

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http://www.sciencedaily.com/releases/2011/04/110429121853.htm#

New Solar Cell Technology Greatly Boosts Efficiency

ScienceDaily (Apr. 29, 2011) — With the creation of a 3-D nanocone-based solar cell platform, a team led by Oak Ridge National Laboratory's Jun Xu has boosted the light-to-power conversion efficiency of photovoltaics by nearly 80 percent.

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51,8%

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(Phys.org)—Scientists have designed a new multijunction solar cell that, in simulations, can achieve an efficiency of 51.8%. This high performance exceeds the current goal of 50% efficiency in multijunction solar cell research as well as the current world record of 43.5% for a 3-junction solar cell.

Towards an optimized all lattice-matched InAlAs/InGaAsP/InGaAs multijunction solar cell with efficiency >50%. Appl. Phys. Lett. 102, 033901 (2013).

Entretanto o girassol

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1.291 mirrored heliostats and a 54 story high tower the World's largest solar power tower plant located near Seville in Spain in now on line generating 20 megawatts (MW) of electricity, enough to supply 10,000 homes.

Mais uma

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Próxima aula: cont. sobre detectores

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