最新光电倍增管新教学讲义ppt课件.ppt

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1、光电倍增管新23二．组成部分1、光窗光窗是入射光的通道，是对光吸收较多的部分。通常有侧窗和端窗两种，侧窗一般使用反射式光电阴极，而端窗一般使用半透明光电阴极，光电阴极材料沉积在入射窗的内侧面。常用的光窗材料有钠钙玻璃、硼硅玻璃、紫外玻璃、熔凝石英和氟镁玻璃等。如：硼硅玻璃，其透射光谱范围从300nm到红外熔融石英，其透紫外波长可达到160nm782、光电阴极它的作用是接收入射光，向外发射光电子。制作光电阴极的材料多是化合物半导体，它决定了倍增管光谱特性的长波阈值，同时也决定了整管的灵敏度。3、电子光学系

2、统主要有两方面的作用：①使光电阴极发射的光电子尽可能全部会聚到第一倍增极上，而将其它部分的杂散热电子散射掉，提高信噪比，一般用电子收集率o表示。②使阴极面上各处发射的光电子在电子光学系统中渡越时间尽可能相等，使渡越时间差异最小，以保证光电倍增管的快速响应，一般渡越时间的离散性△t用表示。94、倍增系统倍增系统是由许多倍增极组成的综合体，每个倍增极都是由二次电子倍增材料构成的，具有使一次电子倍增的能力。因此倍增系统是决定整管灵敏度最关键的部分。（1）二次发射电子具有足够动能的电子轰击某些材料时，材料表面

3、将发射新的电子，种现象称为二次电子发射。轰击材料的入射电子称为一次电子。（2）倍增极的原理及结构104、倍增系统11－－由许多倍增极组成，决定整管灵敏度最关键部分作用－－倍增10-15级倍增极4、倍增系统12第三章光电信息转换入射光照射到光电阴极K上，发射光电子，经电子光学系统加速，聚焦到倍增极上，发射出多个二次电子；电子经n级倍增极，形成放大的阳极电流，在负载RL上产生放大的信号输出。4、倍增系统13第三章光电信息转换如果每个电子落到某一倍增极上从该倍增极打出σ个二次电子，那么很明显地：式中，I—阳极

4、电流；i0—光阴极发出的光电流；n—光电倍增极的级数。光电倍增管的电流放大系数β可用下式表示:β==图为倍增管各电极的连接线路。为简单起见，只画了四个倍增极。倍增系统有聚焦型和非聚焦型两类。聚焦型倍增系统倍增极的结构形式有直瓦片式、圆瓦片式；非聚焦倍增系统倍增极的结构形式有百叶窗式和盒栅式。14（3）倍增极结构光电倍增管中的倍增极一般由几级到十五级组成，光电倍增管按倍增极结构可分为聚焦型与非聚焦型两种。非聚焦型光电倍增管有百叶窗型（图a）与盒栅式（图b）两种结构；聚焦型有瓦片静电聚焦型（图c）和圆瓦片式

5、（图d）两种结构。15倍增极结构形式特点聚焦型直瓦片式极间电子渡越时间零散小，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。（3）倍增极结构16阳极作用：－－收集最末一级倍增极发射出来的二次电子，向外电路输出电流。结构：－－具有较高电子收集率，能

6、承受较大电流密度，在阳极附近空间不产生空间电荷效应。阳极广泛采用栅网状结构。17第三章光电信息转换光电倍增管分类1.按进光方式：A侧窗式B端窗式；182.电极工作方式：A透射式B反射式；3.倍增极数目：A单极B多极；4.倍增极系统结构：A盒状B圆笼式C百叶窗式D直线瓦片式5.光电阴极材料：CsSb、Ag-O-Cs、多碱光电倍增管分类19三、光电倍增管的主要特性参数1．灵敏度2．电流增益3．光电特性4．光谱特性5．伏安特性6．时间特性7．暗电流8．疲劳特性9．噪声20第三章光电信息转换1、光电特性阳极光电

7、流与入射于光电阴极的光通量之间的函数关系，称为倍增管的光电特性。在相当宽的范围内为直线。当光通量很大时，特性曲线开始明显偏离直线。在工作时阴极不能有强光照射，否则易损坏管子。因它的灵敏度高，光电倍增管允许测量非常小的光通量，或所需放大器的级数可以较少。212、光谱特性图中示出了锑钾铯（Sb-K-Cs）光电阴极的光谱特性，最灵敏的光谱波长约在4000埃处。同时还要注意环境温度对光电倍增管光谱相应的影响。223、伏安特性阳极伏安特性定义为：当入射光通量一定时，阳极电流Ia与最后一级倍增极和阳极之间电压U的关

8、系。相应于不同光通量值的阳极伏安特性示于图中，它表示阳极电流Iα对于最后一级倍增极和阳极间的电压U的关系。作此曲线时，其余各电极的电压保持恒定。234、放大特性光电倍增管的电流放大系数β或灵敏度随电源电压U增大的关系，称为放大特性。随着电源电压升高，电子在电场中的速度加快，动能增大，电子在倍增电极中可打出更多的二次发射电子，因而放大系数或灵敏度增大。工程上有时利用这一性质来自动调节光电倍增管的灵敏度。245、频率特性光电倍增管的频率特性很好