光电倍增管的外部电路

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1、4.4光电倍增管的供电电路4.4.1电阻链分压型供电电路光电倍增管具有极高的灵敏度和快速响应等特点，使它在光谱探测和极微弱快速光信息的探测等方面成为首选的光电探测器。光电倍增管的供电电路种类很多，可以根据应用的情况设计出各具特色的供电电路。本节介绍最常用的电阻分压式供电电路。如图4-8所示为典型光电倍增管的电阻分压式供电电路。电路由11个电阻构成电阻链分压器，分别向10级倍增极提供电压UDD。1、电阻链的设计考虑到光电倍增管各倍增极的电子倍增效应，各级的电子流按放大倍率分布，其中，阳极电流Ia最大。因此，电阻链分压器中流过每级电阻的电流并不相等，

2、但是，当流过分压电阻的电流IR远远大于Ia时，即IR＞＞Ia时，流过各分压电阻Ri的电流近似相等。工程上常设计IR大于等于10倍的Ia电流。IR≥10Ia选择的太大将使分压电阻功率损耗加大，倍增管温度升高导致性能的降低，以至于温升太高而无法工作。选定电流后，可以计算出电阻链分压器的总阻值RR=Ubb/IR各分压电阻Ri为而R1应为R1=1.5Ri2、电源电压极间供电电压UDD直接影响着二次电子发射系数δ，或管子的增益G。因此，根据增益G的要求可以设计出极间供电电压UDD与电源电压Ubb。由可以计算出UDD与Ubb。3.末极的并联电容当入射辐射信号

3、为高速的迅变信号或脉冲时，末3级倍增极电流变化会引起较大UDD的变化，引起光电倍增管增益的起伏，将破坏信息的变换。在末3极并联3个电容C1、C2与C3，通过电容的充放电过程使末3级电压稳定。电容C1、C2与C3的计算公式为式中N为倍增极数，Iam为阳极峰值电流，τ为脉冲的持续时间，UDD为极间电压，L为增益稳定度的百分数。4.4.3电源电压的稳定度可得到光电倍增管的电流增益稳定度与极间电压稳定度的关系对锑化铯倍增极由于光电倍增管的输出信号Uo=GSkφvRL，因此，输出信号的稳定度与增益的稳定度有关对银镁合金倍增极在实际应用中常常对电源电压稳定度

4、的要求简单地认为高于输出电压稳定度一个数量级。例如，当要求输出电压稳定度为1%时，则要求电源电压稳定度应高于0.1%。例4-1设入射到PMT上的最大光通量为φv=12×10-6lm，当采用GDB-235型倍增管为光电探测器，已知它的倍增级数为8级，阴极为SbCs材料，倍增极也为SbCs材料，SK=40μA/lm，若要求入射光通量在6×10-6lm时的输出电压幅度不低于0.2V，试设计该PMT的变换电路。若供电电压的稳定度只能做到0.01%，试问该PMT变换电路输出信号的稳定度最高能达到多少？根据题目对输出电压幅度的要求和PMT的噪声特性，可以选择

5、阳极电阻Ra=82kΩ，阳极电流应不小于Iamin，因此解(1)首先计算供电电源的电压Iamin=UO/Ra=0.2V/82kΩ=2.439μA入射光通量为0.6×10-6lm时的阴极电流为IK=SKφv=40×10-6×0.6×10-6=24×10-6μA此时，PMT的增益G应为SbCs倍增极材料的增益δ与极间电压UDD有总电源电压Ubb为Ubb=（N+1.5）UDD=741VN=8，每一级的增益δ=4.227(2)计算偏置电路电阻链的阻值偏置电路采用如图4-8所示的供电电路，设流过电阻链的电流为IRi，流过阳极电阻Ra的最大电流为Iam=GS

6、Kφvm=1.02×105×40×10-6×12×10-6=48.96μA取IRi≥10Iam，则IRi=500μA因此，电阻链的阻值Ri=UDD/IRi=156kΩ取Ri=120kΩ，R1=1.5Ri=180kΩ。(3)输出信号电压的稳定度最高为例4-2如果GDB-235的阳极最大输出电流为2mA，试问阴极面上的入射光通量不能超过多少lm？解由于Iam=GSKφVm故阴极面上的入射光通量不能超过运算放大器输出PMTVRfCf输出的电压4-5光电倍增管的应用一、光谱学-----利用光吸收原理1.紫外/可见/近红外分光光度计光通过物质时使物质的电子

7、状态发生变化，而失去部分能量，称为吸收。利用吸收进行定量分析。为确定样品物质的量，采用连续的光谱对物质进行扫描，并利用光电倍增管检测光通过被测物质前后的强度，即可得到被测物质吸收程度，计算出物质的量。2.原子吸收分光光度计广泛地应用于微量金属元素的分析。对应于分析的各种元素，需要专用的元素灯，照射燃烧并雾化分离成原子状态到被测物质上，用光电倍增管检测光被吸收的强度，并与预先得到的标准样品比较。二、利用发光原理１.发光分光光度计样品接受外部照射光的能量会产生发光，利用单色器将这种光的特征光谱线显示出来，用光电倍增管探测出特征光谱线是否存在及其强度。

8、这种方法可以迅速地定性或定量地检查出样品中的元素。２.荧光分光光度计荧光分光光度计依据生物化学，特别是分子生物学原理。物质受到光照射，发