Приймачами електромагнітного випромінювання називаються чутливі органи або пристрої, так чи інакше реагують на падаюче на них випромінювання. До них відноситься і очей (див. Тут) людини. який протягом майже всієї історії астрономічних спостережень був єдиним приймачів випромінювання. Штучні приймачі електромагнітного випромінювання стали використовуватися в астрономії тільки останні сто років. Першим штучним приймачем випромінювання була фотоемульсія (див. Тут), нанесена на скляні пластинки, а потім з'явилася велика різноманітність фотоелектричних приймачів. Багато з них були створені свого часу для вирішення специфічних прикладних задач, не пов'язаних з дослідженням Всесвіту.
Як антенних приймачів випромінювання застосовуються коливальні контури, які беруть радіовипромінювання в межах вузьких діапазонів частот. Антенний приймач діє подібно монохроматором. Потоки радіовипромінювання від космічних об'єктів, як правило, дуже слабкі і тонуть в радіоперешкодах, що мають найрізноманітніші частоти. Завдання виділення потоків від космічних радіоджерел можна порівняти зі спробами спостереження зірок на денному небі. Тому сигнал, отриманий антенних приймачем, посилюється і піддається перетворенням електронними пристроями, перш ніж реєструється вимірювальними і записуючими приладами. Див. Також Телескоп, радіо.
болометр (від грец. bolh - bole - кидок, промінь і ... метр)
Болометр відноситься до теплових приймачів випромінювання, які в принципі повинні поглинати і перетворювати в тепло все падаюче на них випромінювання. Ідеальним болометр могло б служітьабсолютно чорне тіло. Однак реально існуючі чорні речовини поглинають електромагнітноеізлученіе лише в певній, хоча і досить широкій області довжин його хвиль. Наприклад, сажа поглинає випромінювання від самих коротких довжин хвиль до 12 мікрон. а для великих довжин хвиль вона прозора.
Зазвичай болометр складається з тонкої, товщиною до 0,1 мікрона, смужки металу, підвішеною в вакуумированной колбі з прозорим віконцем і підключеної в електричну вимірювальну ланцюг. При нагріванні електричний опір смужки збільшується, що зменшує величину струму в ланцюзі. Вимірювання потоків випромінювання за допомогою болометрів дозволяють визначити абсолютні величини таких параметрів, як світність і температура джерела.
Існує кілька видів приймачів електромагнітного випромінювання гамма-діапазону.
Реєстрація фотонів з енергіями від 0,2 до 12 мільйонів електронвольт проводиться із застосуванням сцінціляціонних датчиків. Для цього, наприклад, використовуються кристали йодистого натрію. Імпульси ультрафіолетового і видимого випромінювання, що виникли в них під дією гамма-квантів. фіксуються фотоумножителями (див. тут).
Реєстрація фотонів з енергіями від 50 мільйонів до 5 мільярдів електронвольт проводиться за допомогою трекових камер. При взаємодії гамма-квантів з речовиною народжуються електронно-позитронного пари. Вони, в свою чергу, іонізують атоми газу в камерах, призначених для фіксування таких подій.
З реєстрацією гамма-фотонів, що володіють енергією від 12 до 50 мільйонів електронвольт, існує проблема, тому що для цього діапазону застосування і сцінціляціонних датчиків, і трекових камер неефективно.
Для спостережень гамма-квантів з енергіями більше 10 мільярдів електронвольт використовується та обставина, що при вході в земну атмосферу вони викликають зливи заряджених частинок. Ці частинки фіксуються датчиками викликаний ними черенковского випромінювання. Безліч таких датчиків розташовується на земній поверхні і покриває площу до ста тисяч квадратних метрів.
Око людини не володіє такою пильністю, як очей орла або чутливістю, як очей сови. Однак деякі його властивості можна порівняти або навіть перевершують відповідні параметри технічних пристроїв. Наприклад, динамічний діапазон, тобто відношення інтенсивностей найсильніших до найслабкіших сигналам, які здатне сприймати і не спотворювати приймальний пристрій, у очі значно ширше, ніж у багатьох штучних приймачів випромінювання. Око адаптується в діапазоні зміни освітленості, від дня до безлунной ночі, в мільярди разів. При цьому якщо індивідуальне відчуття яскравості світлових джерел змінюється в арифметичній прогресії, то насправді світловий потік змінюється в геометричній прогресії. Таким чином, людське око як би згладжує зміни інтенсивності світлового потоку. У зв'язку з цим шкала зоряних величин не пряма пропорційна блиску небесних об'єктів, тому що спочатку вона грунтувалася на візуальних його оцінках. Зміна діаметру зіниці може забезпечити адаптацію ока до зміни світлового потоку всього в сто раз. Основну ж роль в адаптації відіграє перехід від денного до нічного зору, за які відповідальні різні рецептори сітківки ока. Денне зір забезпечується фотохімічної реакцією міститься в «колбочках» - їх в сітківці міститься 5-10 мільйонів - іодопсін, а нічний - знаходиться в «паличках» родопсина. «Паличок» в сітківці міститься близько 100 мільйонів, але вони об'єднані в групи, що покривають невеликі ділянки очного дна, і з очним нервом пов'язана тільки така група, в той час як кожна «колбочка» має свою власну зв'язок з головним мозком. Тут треба зауважити, що фотохімічні реакції родопсина не забезпечують кольорового зору, тому вже в сутінках. при переході до нічного зору, людина перестає розрізняти кольори.
При повній адаптації до темряви, що займає не менше однієї години, око здатне виявити зірку восьмий зоряної величини, що еквівалентно отриманню від неї всього 50 квантів світла в секунду. Максимум спектральної чутливості ока доводиться на довжину хвилі 555 ангстрем. тобто на жовту частину оптичного діапазону спектра електромагнітного випромінювання. Вона збігається з максимумом спектра випромінювання Сонця. що цілком природно, враховуючи, що переважну частину своєї історії наші предки провели при природному освітленні і еволюційний розвиток людського ока відбувалося під впливом сонячного світла.
Роздільна здатність ока при спостереженні двох точкових об'єктів - 1 кутова хвилина, що відповідає відстані між їх зображеннями на сітківці в 5 мікрон. Однак електричний провід помітний на тлі неба, навіть коли його товщина дорівнює 1 секунді дуги, але через те, що його зображення присікає багато елементів сітківки.
ПЗС-матриця - це пристрій, що складається з безлічі компактно розташованих і дуже маленьких фотоелектричних приймачів випромінювання - пікселів. Абревіатура ПЗС розшифровується як прилад із зарядним зв'язком (CCD - Charge Coupled Devices).
ПЗС-матриці найчастіше мають квадратну форму і повністю заповнені пікселями так, що по одній стороні квадрата їх укладається кілька тисяч, т. Е. По всій поверхні квадрата їх налічується десятки мільйонів. Кожен піксель є самостійним приймачем світла, що дозволяє зареєструвати спроектоване на матрицю зображення. Його можна обробляти за допомогою електронних пристроїв або комп'ютерів, записувати на магнітні носії і передавати по лініях зв'язку. ПЗС-матриці широко використовуються в будують зображення пристроях космічних апаратів.
Існує кілька видів приймачів електромагнітного випромінювання рентгенівського спектрального (див. Спектр) діапазону.
Реєстрація фотонів з енергіями менше 30 тисяч електронвольт проводиться з використанням фотоефекту. Для цього застосовуються газонаповнені пропорційні лічильники. Вони зазвичай заповнені сумішшю аргону або ксенону з метаном або вуглекислим газом. Амплітуди електричних імпульсів на виході такого лічильника пропорційні енергій приходять фотонів.
Реєстрація фотонів з енергіями від 30 тисяч до 10 мільйонів електронвольт можлива із застосуванням сцінціляціонних детекторів. Для цього використовуються кристали йодистого натрію або йодистого цезію зі спеціальними добавками. Імпульси ультрафіолетового і видимого випромінювання, що виникли в них під дією рентгенівських квантів. фіксуються фотоумножителями (див. тут).
В області рентгенівського випромінювання довше десяти ангстрем використовуються діодні або ПЗС-матриці (див. Тут), фотопомножувачі і мікроканальних пластини.
фотодіод (від грец. fwtoV - f otos - світло. діод)
Напівпровідниковий пристрій, в якому виникає різниця електричних потенціалів під дією падаючого на нього електромагнітного випромінювання. При цьому, як і в разі фотосопротивления (див. Тут), використовується внутрішній фотоефект. Однак на відміну від фотосопротивления в фотодіоді утворюється напівпровідниковий замикаючий шар і надлишок не пов'язаних з атомами електронів виникає тільки в одній його частині. За величиною струму в електричному ланцюзі, останній дві частини фотодіода, можна судити про інтенсивність падаючого на нього випромінювання.
фотосопротівленіе (від грец. fwtoV - f otos - світло. опір)
Фотосопротівленіе змінює своє електричну провідність під дією електромагнітного випромінювання. При цьому використовується внутрішній фотоефект. Він полягає в тому, що електрони, вибиті фотонами електромагнітного випромінювання зі своїх атомних оболонок, не покидають електричний провідник, на який падає випромінювання. Число знаходяться в фотосопротівленіем обобществленних електронів поповнюється, тобто його опір зменшується пропорційно інтенсивності падаючого на нього випромінювання.
фотоумножувач (від грец. fwtoV - f otos - світло. умножитель)
Фотопомножувач дозволяє реєструвати дуже слабкі потоки видимого і ультрафіолетового електромагнітного випромінювання. Це досягається використанням зовнішнього фотоефекту, при якому «вибиті» фотонами з фотокатода - катода зі спеціальним покриттям - електрони вилітають всередину циліндричної колби, з якої відкачано повітря. У ній змонтовано ряд металевих пластинок - дінодов, між якими створені різниці потенціалів електричного поля (див. Поле фізичне, електромагнітне). Потенціали дінодов ростуть від катода до анода. Падаючи на перший динод, кожен розігнався під дією різниці потенціалів електрон вибиває вже кілька таких же частинок. Ці електрони, в свою чергу, прискорилися, падають на наступний динод і т. Д. Відбувається лавиноподібне збільшення числа електронів, і на анод обрушується в десятки і сотні мільйонів більша їх кількість, чимось, що було вибито з фотокатода. Виникає в електричному ланцюзі, що з'єднує анод і катод, ток пропорційний інтенсивності падаючого на фотоумножувач випромінювання.
фотоемульсія (від грец. fwtoV - f otos - світло і від лат. emulsus - видоєного)
Складається з желатину, в якому зважені кристали бромистого срібла, і наноситься на фотографічну основу: пластинку або плівку. Якщо спроектувати на фотоемульсію зображення об'єкта - зробити експозицію, то під дією електромагнітного випромінювання молекули, з яких складаються кристалики, переходять в збуджений енергетичний стан - ініціюються. Проявник вступає в хімічну реакцію тільки з тим бромистим сріблом, яке було ініційовано випромінюванням. В результаті реакції в тих місцях, куди воно впало, утворюється чисте металеве срібло, причому його тим більше, ніж більш інтенсивним було впало випромінювання.
Потім, щоб позбавити фотоемульсію здатності сприймати світло, її обробляють закрепителем - фіксатором, який видаляє залишилися молекули бромистого срібла. Після промивання і просушування на фотографічній основі залишається чорне металеве срібло, що утворить негативне зображення об'єкта.
Незважаючи на те, що фотопластинки почали застосовуватися в астрономії як приймачі світла першими, вони продовжують залишатися необхідними і понині, тому що мають дуже важливою якістю - документальністю. В обсерваторіях світу за останні сто років відзняті багато тисяч фотопластинок. Дослідження змінних зірок. пошуки ще не відкритих малих планет. нових і наднових зірок поки неможливі без порівняння між собою отриманих в різний час фотозображень одних і тих же ділянок неба (див. Зірки, нові; змінні).
електронно - оптіческійпреобразователь
Електронно - оптичний перетворювач (ЕОП) дозволяє трансформувати отримане в невидимих інфрачервоних променях зображення у видиме оком (див. Тут). За допомогою оптичної системи зображення об'єкта, що випускає електромагнітноеізлученіе в інфрачервоному діапазоні, будується на фотокатоде цього приладу. Вибиті з нього фотонами електрони, так само як це відбувається в фотоумножителе (див. Тут), вилітають всередину вакуумированной колби. Вони фокусуються за допомогою електричного поля (див. Поле фізичне, електромагнітне) на флюоресцирующий екран, подібний телевізійному, де виникає видиме оком зображення. Спочатку електронно-оптичні перетворювачі почали використовуватися в приладах для нічного спостереження в інтересах спецслужб і військових.