光电倍增管ppt课件.ppt

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1、光电倍增管1光电倍增管一、结构组成二、工作原理三、主要性能及参数四、PMT的光电特性五、光电倍增管的使用六、选择PMT考虑的因素2一、光电倍增管的结构组成它主要由光窗、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统和阳极五个主要部分组成。31、光窗侧窗式端窗式KK42、光电阴极把光电发射体镀在金属或透明材料上即可制成，起着在光照情况下发射光电子的作用a、银氧铯(Ag-O-Cs)光电阴极红外探测，暗电流大，稳定性差，易疲劳及老化b、单碱锑化物光电阴极与a比较而言，暗电流小，疲劳及老化程度小些c、多碱锑化物光电阴极耐高温，暗电流、疲劳及老化

2、都小但工艺复杂，成本高d、负电子亲和势光电阴极(NEA)低反射性，高量子效率，暗电流小，但工艺复杂，成本高53、电子光学系统光电阴极至第一倍增极之间的区域收集率高渡越时间一致12带孔膜片3第一倍增极与光电阴极同电位的金属筒或镀在玻璃壳上的金属导电层电子光学系统结构图K64、电子倍增系统非聚焦则是指在两电极间的电子运动轨迹是平行的。所谓聚焦不是指使电子束会聚于一点，而是指电子从前一级倍增极飞向后一级倍增极时，在两电极间的电子运动轨迹，可能有交叉。各种倍增极的结构形式a)百叶窗式b)盒栅式c)直瓦片式d)圆瓦片式74、电子倍增系统

3、倍增极结构形式特点聚焦型直瓦片式极间电子渡越时间散差小，但绝缘支架可能积累电荷而影响电子光学系统的稳定性。圆瓦片式结构紧凑，体积小，但灵敏度的均匀性差些。非聚焦型百叶窗式工作面积大，与大面积光电阴极配合可制成探测弱光的倍增管，但极间电压高时，有的电子可能越级穿过，收集率较低，渡越时间零散较大。盒栅式收集率较高（可达95%），结构紧凑，但极间电子渡越时间零散较大。85、阳极阳极是采用金属网作的栅网状结构，把它置于靠近最末一级倍增极附近，用来收集最末一级倍增极发射出来的二次电子。空间电荷效应一次电子二次电子栅网状阳极阳极结构示意图

4、9一、PMT的工作原理KφD1D3D2D4A＋ＫR1R2R3RnRn+1D1D2D3DnARLφPMT的工作原理图PMT的各电极连接电路图1011TMP：其工作原理为：(1)光子透过入射窗入射到光电阴极上；(2)光电阴极上的电子受光子的激发，离开表面发射到真空中；(3)光电子通过电场加速和电子光学系统聚焦入射到第一倍增极上，倍增极将发射出比入射电子数目更多的二次光电子;(4)入射电子经N级倍增极倍增后，光电子就放大N次；(5)经过倍增后的二次电子由阳极收集起来，形成阳极光电流，在负载上产生信号电压。12三、光电倍增管的主要性能

5、参数1.灵敏度灵敏度是衡量光电倍增管探测光信号能力的一个重要参数，一般是指积分灵敏度，其单位为uA/Lm。光电倍增管的灵敏度一般包括阴极灵敏度、阳极灵敏度。131、灵敏度灵敏度公式说明阴极灵敏度阴极光谱灵敏度SK(λ)=IKλ/ΦλS：灵敏度λ：波长I：光电流Φ：光通量下标K：阴极下标A：阳极阴极积分灵敏度SK=IK/Φ阳极灵敏度阳极光谱灵敏度SA(λ)=IAλ/Φλ阳极积分灵敏度SA=IA/Φ142、电流增益M阳极电流与阴极电流之比，或阳极灵敏度与阴极灵敏度之比，即M=IA/IK=SA/SK若倍增管有n个倍增极，并且每个倍增

6、极的倍增系数δ均相等，则M＝δn因为δ是电压的函数，所以M也是电压的函数。153、暗电流（1）光电阴极和倍增极的热电子发射。此为主要暗电流。实际使用时尽量降低光电阴极的工作温度。（2）极间漏电流由于各级绝缘强度不够、极间灰尘放电。措施：尽量保持各电极间的清洁、干燥。（3）离子和光的反馈作用受抽真空技术的限制，残余气体与运动电子碰撞电离，电离的电子经放大形成电流。当离子打到管壁上产生荧光反射到阴极造成光反馈。措施：采用管外导电层及金属屏蔽罩。（4）场致发射电极上的尖端、棱角、粗糙边缘在高压下产生的电子发射。措施：选择合适的极间电

7、压。164、噪声主要有散粒噪声和负载电阻的热噪声。１、散粒噪声原因：光电阴极光电发射的随机性；倍增极二次电子发射的随机性措施：精心设计，正确使用可以消除２、负载电阻的热噪声（主要噪声）总的噪声电流为：175、NEP（灵敏阈）噪声等效功率（NEP）表述倍增管阳极信号与噪声有效值之比等于1时，入射于倍增管光电阴极的光功率（通量）的有效值。即IA/InA=1时，NEP=InA/SA18四、PMT的光电特性1、光电特性a、线性范围宽b、非线性：空间电荷效应倍增极的疲乏负载过大192、伏安特性（1）工作范围线性好（2）工作范围宽饱和区的

8、直线范围是PMT质量优劣的重要标志203、时间特性及频率特性a、时间特性（1）渡越时间（2）上升时间tr（3）脉冲宽度输出电流脉冲的半幅值之间的时间宽度（4）渡越时间散差b、频率特性214、稳定性老化与疲老程度措施：把制好的光电被增管自然老化一段时间后再使用，尽量使阳极电流保