יעילות קוונטית
נצילות קוונטית או יעילות קוונטית היא נצילות (יעילות) של התקנים אלקטרו-אופטיים הממירים אור לצורת אות אחרת. היעילות הקוונטית מוגדרת כאותו חלק מכלל הפוטונים הפוגעים בהתקן, שיותמרו לאות חשמלי. בהתקנים אלקטרוניים שבהם כל פוטון "מומר" לאלקטרון, כמו למשל חיישן CCD, מחושבת הנצילות הקוונטית כיחס בין כמות האלקטרונים שנוצרים ברכיב ביחידת זמן לבין כמות הפוטונים הפוגעים בו ביחידת זמן[1]. "יעילות קוונטית חיצונית" של רכיב אלקטרוני מתייחסת לזרם במוצאו של רכיב ולא לזרם שנוצר בו, בהינתן שחלק מהזרם שנוצר ברכיב לא מגיע למוצאו עקב איבודים, בפרט רקומבינציה של אלקטרונים עם חורים. את היעילות הקוונטית מקובל לציין כשבר עשרוני (למשל 0.6) או באחוזים (למשל 60%).
נצילות קוונטית של התקן איננה גודל קבוע, אלא תלויה במאפייני הקרינה האלקטרומגנטית שפוגעת בהתקן. תלות בסיסית היא באורך הגל של הקרינה. כך, למשל, הנצילות הקוונטית של מצלמה דיגיטלית ביתית פשוטה היא גבוהה באורכי גל בתחום האור הנראה, דבר המאפשר צילומי צבע. לעומת זאת, הנצילות הקוונטית שלה באורכי גל של קרינת רנטגן היא כמעט אפסית, ולכן אינה מאפשרת דימות בתחום זה. תלות אפשרית נוספת היא בעוצמת האור. כך, למשל, בתנאי אור יום היעילות הקוונטית המרבית של עין האדם היא באורך גל של 555nm ואילו בתנאי חשיכה היעילות המרבית היא באורך גל של 507nm[2] (ראו העקומה הפוטופית והעקומה הסקוטופית).
הנצילות הקוונטית היא מאפיין בסיסי של חיישנים שונים המאפשר השוואה בין יעילותם. יעילות קוונטית של מצלמות CCD לשימושים מדעיים יכולה להגיע עד קרוב ל-100% באורכי גל מסוימים [3], יעילות קוונטית מרבית של סרטי צילום היא כ-10%[3] ואילו זו של העין מגיעה לשיא של כ-5%[4]. נצילות קוונטית מאפיינת גם תאים פוטו-וולטאיים,[5] בהם היא יכולה להגיע גם עד 46%[6].
הגדרת הנצילות שניתנה בראשית הערך היא של גודל חסר ממד, כפי שנהוג להגדיר נצילות באופן כללי, כיחס בין שני גדלים זהי ממד, בדרך כלל הספק או, בהקשר זה, מספר חלקיקים (פוטונים מול אלקטרונים). עם זאת, לעיתים משתמשים במונח "נצילות קוונטית" כדי לתאר יחסים אחרים, למשל זרם מושרה ליחידת שטף קרינה[1].
הערות שוליים
- ^ 1.0 1.1 הגדרה מתוך האתר Photonics Dictionary
- ^ מקור מתוך חומר לימוד בנושא: Human eye sensitivity and photometric quantities, ראו גרף בעמוד 281
- ^ 3.0 3.1 ASTROPHOTOGRAPHY: DO PHOTOGRAPHIC PLATES STILL HAVE A PLACE IN PROFESSIONAL ASTRONOMY?, מאמר מאת ROBERTO BARTALI
- ^ מאמר בנושא MEASUREMENTS OF THE QUANTUM EFFICIENCY OF DISCRIMINATION IN HUMAN SCOTOPIC VISION מאת H. B. BARLOW
- ^ ראו, למשל דף זה אודות נצילות קוונטית של תאים פוטו-וולטאיים
- ^ https://www.ise.fraunhofer.de/en/press-and-media/press-releases/press-releases-2014/new-world-record-for-solar-cell-efficiency-at-46-percent