光電檢測(cè)技術(shù) 第五章

1、 v掌握內(nèi)容掌握內(nèi)容 光電檢測(cè)技術(shù)中常用的光電發(fā)射器件原理和特性。光電檢測(cè)技術(shù)中常用的光電發(fā)射器件原理和特性。 v理解內(nèi)容理解內(nèi)容 光電倍增管的輸入輸出電路光電倍增管的輸入輸出電路 v了解內(nèi)容了解內(nèi)容 光電倍增管的特性和其他光電發(fā)射器件光電倍增管的特性和其他光電發(fā)射器件 第五章第五章 光電發(fā)射器件光電發(fā)射器件 5.1 5.1 光電子發(fā)射效應(yīng)光電子發(fā)射效應(yīng) 5.2 5.2 光電管光電管 5.3 5.3 光電倍增管光電倍增管 5.4 5.4 各種光電探測(cè)器件的性能比較和應(yīng)用選各種光電探測(cè)器件的性能比較和應(yīng)用選 擇擇 第五章第五章 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 在光線作用下，電子逸出物體表面向外發(fā)射稱外在光線作

2、用下，電子逸出物體表面向外發(fā)射稱外 光電效應(yīng)。光電效應(yīng)。 光照射物體時(shí)，電子吸收入射光子的能量，每個(gè)光照射物體時(shí)，電子吸收入射光子的能量，每個(gè) 光子具有的能量是：光子具有的能量是： Eh h J S 普朗克常數(shù)普朗克常數(shù)( ) ( ) 光的頻率（光的頻率（HzHz），波長(zhǎng)短，頻率高，能量），波長(zhǎng)短，頻率高，能量大 5.1 5.1 光電子發(fā)射效光電子發(fā)射效 應(yīng)應(yīng) 圖圖5 51 1 光電子發(fā)射過程光電子發(fā)射過程 (a)(a)金屬光電子發(fā)射體金屬光電子發(fā)射體 (b)(b)具有正電子親和勢(shì)的具有正電子親和勢(shì)的 半導(dǎo)體光電子發(fā)射體半導(dǎo)體光電子發(fā)射體 (c) (c) 具有負(fù)電子親和勢(shì)的半導(dǎo)體光電子發(fā)射體具

3、有負(fù)電子親和勢(shì)的半導(dǎo)體光電子發(fā)射體 外光電效外光電效應(yīng)應(yīng) 光電發(fā)射第一定律光電發(fā)射第一定律 當(dāng)入射輻射的光譜分布不變時(shí)，當(dāng)入射輻射的光譜分布不變時(shí)， 飽和光電流飽和光電流I I與入射的輻通量成正比。與入射的輻通量成正比。 光電發(fā)射第二定律光電發(fā)射第二定律 發(fā)射的光電子的最大動(dòng)能隨入射發(fā)射的光電子的最大動(dòng)能隨入射 光子光頻率的增加而線性地增加，而與人射光的強(qiáng)度光子光頻率的增加而線性地增加，而與人射光的強(qiáng)度 無(wú)關(guān)。該定律為愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，故又稱愛因斯坦定律，無(wú)關(guān)。該定律為愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，故又稱愛因斯坦定律， 表達(dá)式為表達(dá)式為 1/2mv1/2mvmax max2 2 = h- = h- 式中式中 m

4、m為光電子的質(zhì)量；為光電子的質(zhì)量；v vmax max為出射光電子的最大速 為出射光電子的最大速 度；度；為光頻率；為光頻率；為發(fā)射體材料的逸出功。為發(fā)射體材料的逸出功。 公式表明：入射光子的能量必須大于物體的逸出功，才公式表明：入射光子的能量必須大于物體的逸出功，才 能使電子有足夠的動(dòng)能逸出表面。能使電子有足夠的動(dòng)能逸出表面。 外光電效應(yīng)外光電效應(yīng) 兩個(gè)基本定律兩個(gè)基本定律 討論：討論： 產(chǎn)生一個(gè)光電子必須克服材料表面對(duì)其束縛的能產(chǎn)生一個(gè)光電子必須克服材料表面對(duì)其束縛的能 量。量。 光電子的動(dòng)能與照射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，僅隨入射光光電子的動(dòng)能與照射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，僅隨入射光 的頻率增加而增加。的頻率

5、增加而增加。 在臨界情況下，當(dāng)電子逸出材料表面后，能量全在臨界情況下，當(dāng)電子逸出材料表面后，能量全 部耗盡而速度減為零，即部耗盡而速度減為零，即v=0v=0，E Ek k=0=0，則，則=/ =/ h=h=0 0。也就是說當(dāng)入射光頻率為。也就是說當(dāng)入射光頻率為0 0時(shí)，光電子時(shí)，光電子 剛剛能逸出表面；當(dāng)光頻剛剛能逸出表面；當(dāng)光頻 0 0時(shí)，則無(wú)論光通量時(shí)，則無(wú)論光通量 多大。也不會(huì)有光電子產(chǎn)生。多大。也不會(huì)有光電子產(chǎn)生。 0 0稱為光電子發(fā)射稱為光電子發(fā)射 效應(yīng)的低頻限。這就是外光電效應(yīng)光電探測(cè)器的光效應(yīng)的低頻限。這就是外光電效應(yīng)光電探測(cè)器的光 譜響應(yīng)表現(xiàn)出選擇性的物理基礎(chǔ)。譜響應(yīng)表現(xiàn)出選擇

6、性的物理基礎(chǔ)。 外光電效應(yīng)外光電效應(yīng) R UI光強(qiáng) 當(dāng)光線照射在光敏材料上時(shí)，如果光子的能量當(dāng)光線照射在光敏材料上時(shí)，如果光子的能量E E 大于電子的逸出功大于電子的逸出功A A（E EA A），會(huì)有電子逸出產(chǎn)生），會(huì)有電子逸出產(chǎn)生 電子發(fā)射。電子被帶有正電的陽(yáng)極吸引，電子發(fā)射。電子被帶有正電的陽(yáng)極吸引， 在光電管內(nèi)形成電子流，在光電管內(nèi)形成電子流， 電流在回路電阻電流在回路電阻R R上產(chǎn)生上產(chǎn)生 正比于電流大小的壓降。正比于電流大小的壓降。 因此因此 5.2 5.2 光電管光電管 光電管光電管 光電管光電管 主要特點(diǎn)是靈敏度高，穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度快主要特點(diǎn)是靈敏度高，穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度快 和

7、噪音小。它們都有光電陰極、陽(yáng)極和真空管殼組和噪音小。它們都有光電陰極、陽(yáng)極和真空管殼組 成，是一種電流放大器件。成，是一種電流放大器件。 尤其是光電倍增管具有很高的電流增益，特別尤其是光電倍增管具有很高的電流增益，特別 適用于微弱光信號(hào)的探測(cè)；它的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適用于微弱光信號(hào)的探測(cè)；它的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 工作電壓高體積較大；一系列型號(hào)的光電管和光工作電壓高體積較大；一系列型號(hào)的光電管和光 電倍增管，覆蓋了從近紫外光到近紅外光的整個(gè)光電倍增管，覆蓋了從近紫外光到近紅外光的整個(gè)光 譜區(qū)。譜區(qū)。 5.3 5.3 光電倍增管光電倍增管 光電倍增管光電倍增管 光電倍增管內(nèi)電子的倍增主要靠選擇良好的倍

8、光電倍增管內(nèi)電子的倍增主要靠選擇良好的倍 增極的材料、對(duì)倍增極材料要求具有耐撞擊、增極的材料、對(duì)倍增極材料要求具有耐撞擊、 穩(wěn)定性好、使用溫度高等特點(diǎn)穩(wěn)定性好、使用溫度高等特點(diǎn) 光電倍增管的結(jié)構(gòu)光電倍增管的結(jié)構(gòu) 圖圖 幾種常見光電倍增管的結(jié)構(gòu)幾種常見光電倍增管的結(jié)構(gòu) 聚焦光柵 光電層 光 云母屏蔽板陽(yáng)極 玻璃真空管 陰極倍增極陽(yáng)極 陰極 倍增極陽(yáng)極 陽(yáng)極 聚焦電極 倍增極 導(dǎo)電層 端窗 聚焦環(huán) 光陰極 入射光 (a)(b) (c) (d) 光電倍增管光電倍增管 圖圖 幾種光電倍增管的外形幾種光電倍增管的外形 光電倍增管光電倍增管 光電倍增管光電倍增管 光電倍增管是利用二次光電倍增管是利用二次

9、電子釋放效應(yīng)，高速電子撞電子釋放效應(yīng)，高速電子撞 擊固體表面，發(fā)出二次電子，擊固體表面，發(fā)出二次電子， 將光電流在管內(nèi)進(jìn)行放大。將光電流在管內(nèi)進(jìn)行放大。 光電倍增管的工作原理光電倍增管的工作原理 (1)(1)光子透過入射窗口入射在光電陰極上；（光子透過入射窗口入射在光電陰極上；（2 2）光電）光電 陰極的電子受光子激發(fā)，離開表面發(fā)射到真空中；陰極的電子受光子激發(fā)，離開表面發(fā)射到真空中； （3 3）光電子通過電場(chǎng)的加速和電子光學(xué)系統(tǒng)聚焦入）光電子通過電場(chǎng)的加速和電子光學(xué)系統(tǒng)聚焦入 射到第一個(gè)倍增極上，由于光電子能量很大，它打射到第一個(gè)倍增極上，由于光電子能量很大，它打 在倍增極上時(shí)就又激發(fā)出數(shù)目

10、更多的二次光電子；在倍增極上時(shí)就又激發(fā)出數(shù)目更多的二次光電子； 在電場(chǎng)的作用下，二次光電子又打在第二個(gè)倍增極在電場(chǎng)的作用下，二次光電子又打在第二個(gè)倍增極 D2D2上又引起一次二次電子發(fā)射；如此繼續(xù)下去，電上又引起一次二次電子發(fā)射；如此繼續(xù)下去，電 子流迅速倍增；（子流迅速倍增；（4 4）最后經(jīng)過倍增后的二次電子被）最后經(jīng)過倍增后的二次電子被 陽(yáng)極收集，形成陽(yáng)極光電流。收集的陽(yáng)極電子流比陽(yáng)極收集，形成陽(yáng)極光電流。收集的陽(yáng)極電子流比 陰極的電子流一般大陰極的電子流一般大10102 210105 5倍。倍。 工作過程工作過程 光電倍增管光電倍增管 （1 1） 靈敏度靈敏度 靈敏度是衡量光電倍增管的一

11、個(gè)重要參數(shù)；靈敏度是衡量光電倍增管的一個(gè)重要參數(shù)； 光電倍增管的靈敏度一般包括光譜響應(yīng)、陰光電倍增管的靈敏度一般包括光譜響應(yīng)、陰 極靈敏度和陽(yáng)極靈敏度；極靈敏度和陽(yáng)極靈敏度； 陰極的光譜靈敏度取決于光電陰極和窗口的材陰極的光譜靈敏度取決于光電陰極和窗口的材 料性質(zhì)。料性質(zhì)。 陽(yáng)極的靈敏度等于陰極的光譜靈敏度與光電倍陽(yáng)極的靈敏度等于陰極的光譜靈敏度與光電倍 增管放大倍數(shù)或稱為內(nèi)增益的乘積，而其光譜增管放大倍數(shù)或稱為內(nèi)增益的乘積，而其光譜 響應(yīng)曲線基本上與陰極的。響應(yīng)曲線基本上與陰極的。 主要特性參數(shù)主要特性參數(shù) K K I S 光電倍增管光電倍增管 光電倍增管光電倍增管 （2 2）放大倍數(shù)）放大

12、倍數(shù)( (電流增益電流增益) ) 定義：定義：A=IP / IK 光電倍增管的光陰極和陽(yáng)極之間被加了許多倍增極光電倍增管的光陰極和陽(yáng)極之間被加了許多倍增極 （10個(gè)左右），在陽(yáng)極和陰極之間加有幾百上千伏個(gè)左右），在陽(yáng)極和陰極之間加有幾百上千伏 的高壓，每個(gè)倍增極間有的高壓，每個(gè)倍增極間有100200V高壓，電流增益在高壓，電流增益在 105數(shù)量級(jí)。數(shù)量級(jí)。 A A與倍增極的電子收集率和二次電子發(fā)射系數(shù)有關(guān)與倍增極的電子收集率和二次電子發(fā)射系數(shù)有關(guān) 上式可見，外加電壓上式可見，外加電壓U Ud d的變化引起光電倍增管增益的變化引起光電倍增管增益 的變化，因此對(duì)供給光電倍增管的工作電源電壓要的變化

13、，因此對(duì)供給光電倍增管的工作電源電壓要 求較高，必須有極好的穩(wěn)定性。求較高，必須有極好的穩(wěn)定性。 另外，為減少光電倍增管受溫度影響，在核探測(cè)技術(shù)另外，為減少光電倍增管受溫度影響，在核探測(cè)技術(shù) 中中“穩(wěn)譜穩(wěn)譜”是一個(gè)重要內(nèi)容，與光電倍增管的指標(biāo)、參是一個(gè)重要內(nèi)容，與光電倍增管的指標(biāo)、參 數(shù)密切相關(guān)。數(shù)密切相關(guān)。 光電倍增管光電倍增管 （2 2）放大倍數(shù)）放大倍數(shù)( (電流增益電流增益) ) 倍增極外加電壓倍增極外加電壓U Ud d與增益與增益A A的關(guān)系近似為：的關(guān)系近似為：A=BUA=BUd dn n 式中：式中：B B 常數(shù)常數(shù) n n 光電倍增管倍增極數(shù)光電倍增管倍增極數(shù) 增益變化為：增益

14、變化為： U dU Kn A dA 光電倍增管的光譜響應(yīng)度曲線光電倍增管的光譜響應(yīng)度曲線 就是光電陰極的光譜響應(yīng)度曲線：就是光電陰極的光譜響應(yīng)度曲線： 它主要取決于光電陰極的材料。它主要取決于光電陰極的材料。 光電倍增管光電倍增管 （3 3）光譜響應(yīng)度）光譜響應(yīng)度 指在施加規(guī)定的電壓后，在無(wú)光照情況下測(cè)定的指在施加規(guī)定的電壓后，在無(wú)光照情況下測(cè)定的 陽(yáng)極電流。暗電流決定光電倍增管的極限靈敏度。陽(yáng)極電流。暗電流決定光電倍增管的極限靈敏度。 暗電流主要由熱電子發(fā)射、極間漏電流、殘余氣暗電流主要由熱電子發(fā)射、極間漏電流、殘余氣 體的離子發(fā)射、玻璃閃爍、場(chǎng)致發(fā)射等組成。體的離子發(fā)射、玻璃閃爍、場(chǎng)致發(fā)射

15、等組成。 暗電流的產(chǎn)生與電源電壓有密切關(guān)系，在低電壓暗電流的產(chǎn)生與電源電壓有密切關(guān)系，在低電壓 時(shí)，暗電流由漏電流決定；電壓較高時(shí)，主要是熱電時(shí)，暗電流由漏電流決定；電壓較高時(shí)，主要是熱電 子發(fā)射；電壓再大，則導(dǎo)致場(chǎng)致發(fā)射和殘余氣體的離子發(fā)射；電壓再大，則導(dǎo)致場(chǎng)致發(fā)射和殘余氣體的離 子發(fā)射，使暗電流急劇增加，甚至可能發(fā)生自持放電。子發(fā)射，使暗電流急劇增加，甚至可能發(fā)生自持放電。 實(shí)際使用中，為了得到比較高的信噪比，所加的電源實(shí)際使用中，為了得到比較高的信噪比，所加的電源 電壓必須適當(dāng)，一般工作在電壓必須適當(dāng)，一般工作在7007001500V1500V。 減少暗電流的方法有：直流補(bǔ)償、選頻和鎖相

16、放大、減少暗電流的方法有：直流補(bǔ)償、選頻和鎖相放大、 制冷、電磁屏蔽、磁場(chǎng)散焦法。制冷、電磁屏蔽、磁場(chǎng)散焦法。 （4 4）暗電流）暗電流 光電倍增管光電倍增管 光電倍增管光電倍增管 （5 5） 時(shí)間響應(yīng)時(shí)間響應(yīng) 描述光電倍增管的時(shí)間特性有三個(gè)參數(shù)：描述光電倍增管的時(shí)間特性有三個(gè)參數(shù)： 響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間: :陽(yáng)極電流脈沖幅度從最大值的陽(yáng)極電流脈沖幅度從最大值的10%10%上上 升升 到到90%90%所經(jīng)過的時(shí)間定義為響應(yīng)時(shí)間。所經(jīng)過的時(shí)間定義為響應(yīng)時(shí)間。 渡越時(shí)間渡越時(shí)間: :從從函數(shù)光脈沖的頂點(diǎn)到陽(yáng)極電流函數(shù)光脈沖的頂點(diǎn)到陽(yáng)極電流 輸出輸出 最大值所經(jīng)歷的時(shí)間定義為渡越時(shí)最大值所經(jīng)歷的時(shí)間定義

17、為渡越時(shí) 間。間。 渡越時(shí)間分散渡越時(shí)間分散( (散差散差):):由于電子初速度不同，由于電子初速度不同， 電子電子 透鏡場(chǎng)分布不一樣，電子走過的路透鏡場(chǎng)分布不一樣，電子走過的路 不不 同，在重復(fù)光脈沖輸入時(shí)，渡越時(shí)同，在重復(fù)光脈沖輸入時(shí)，渡越時(shí) 間每間每 次略有不同，有一定起伏，此稱為次略有不同，有一定起伏，此稱為 渡越渡越 時(shí)間分散時(shí)間分散( (散差散差) )。渡越時(shí)間分散代。渡越時(shí)間分散代 表時(shí)表時(shí) 間分辨率。間分辨率。 （6 6） 噪聲噪聲 光電倍增管的噪聲主要有熱噪聲、閃爍噪聲、光電倍增管的噪聲主要有熱噪聲、閃爍噪聲、 散粒噪聲及低頻噪聲等。其中起主導(dǎo)作用的是散散粒噪聲及低頻噪聲等。

18、其中起主導(dǎo)作用的是散 粒噪聲。粒噪聲。 （7 7）伏安特性）伏安特性 分為陰極和陽(yáng)極伏安特性分為陰極和陽(yáng)極伏安特性 光電倍增管光電倍增管 產(chǎn)生非線性的因素有：產(chǎn)生非線性的因素有： 內(nèi)因：空間電荷、光電陰極的電阻率、聚內(nèi)因：空間電荷、光電陰極的電阻率、聚 焦或收集效率的變化。焦或收集效率的變化。 外因：由于信號(hào)電流造成負(fù)載電阻的負(fù)反外因：由于信號(hào)電流造成負(fù)載電阻的負(fù)反 饋和電壓的再分配。饋和電壓的再分配。 （8 8）線性）線性 表示它的光電特性，是光電測(cè)量系統(tǒng)中的表示它的光電特性，是光電測(cè)量系統(tǒng)中的 一個(gè)重要指標(biāo)。不僅與光電倍增管的結(jié)構(gòu)有關(guān)，一個(gè)重要指標(biāo)。不僅與光電倍增管的結(jié)構(gòu)有關(guān)， 很大程度上

19、還取決于外部的高壓供電電路及信很大程度上還取決于外部的高壓供電電路及信 號(hào)輸出電路。號(hào)輸出電路。 光電倍增管光電倍增管 （9 9） 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 主要是指陽(yáng)極電流隨工作時(shí)間的變化。主要是指陽(yáng)極電流隨工作時(shí)間的變化。 主要表現(xiàn)在兩方面：主要表現(xiàn)在兩方面： 在長(zhǎng)期工作過程中，靈敏度的慢漂移。在長(zhǎng)期工作過程中，靈敏度的慢漂移。 滯后效應(yīng)滯后效應(yīng) 光電倍增管光電倍增管 （1 1）高壓供電）高壓供電 電壓極性電壓極性( (正、負(fù)高壓之分）；線性供電方式；脈沖信正、負(fù)高壓之分）；線性供電方式；脈沖信 號(hào)工作方式。號(hào)工作方式。 陽(yáng)極接地，負(fù)高壓供電陽(yáng)極接地，負(fù)高壓供電: : 可消除外部信號(hào)輸出電路與陽(yáng)極之間

20、的電位差?？上獠啃盘?hào)輸出電路與陽(yáng)極之間的電位差。 供電電路供電電路 光電倍增管光電倍增管 陽(yáng)極接地帶來的問題：陽(yáng)極接地帶來的問題： 由于靠近管子玻殼的金屬支架或磁屏蔽筒接地，由于靠近管子玻殼的金屬支架或磁屏蔽筒接地， 它們與陰極和倍增極之間存在比較高的電位差，結(jié)它們與陰極和倍增極之間存在比較高的電位差，結(jié) 果使某些光電子打到玻殼上產(chǎn)生噪聲；果使某些光電子打到玻殼上產(chǎn)生噪聲； 如果靠近光電陰極的端面或玻殼接地，具有高負(fù)如果靠近光電陰極的端面或玻殼接地，具有高負(fù) 電位的陰極與地之間就會(huì)產(chǎn)生漏電流。電位的陰極與地之間就會(huì)產(chǎn)生漏電流。 陰極接地：陰極接地： 使用耐高壓的耦合電容來輸出信號(hào)，也可將外

21、使用耐高壓的耦合電容來輸出信號(hào)，也可將外 部信號(hào)電路與陽(yáng)極高壓電源隔開。部信號(hào)電路與陽(yáng)極高壓電源隔開。 只適用于交流或脈沖信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)。只適用于交流或脈沖信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)。 光電倍增管光電倍增管 （2 2 ）信號(hào)輸出）信號(hào)輸出 光電倍增管的截止頻率：光電倍增管的截止頻率： f fc c=1/2=1/2 CRCRL L 負(fù)載電阻輸出：負(fù)載電阻輸出： 光電倍增管內(nèi)阻很高，可視為恒流源。在同樣光電倍增管內(nèi)阻很高，可視為恒流源。在同樣 光功率輸入時(shí)光功率輸入時(shí) R RL L時(shí)，輸出電壓增高；時(shí)，輸出電壓增高； R RL L增大，陽(yáng)極和末極倍增極之間的電壓下降，增大，陽(yáng)極和末極倍增極之間的電壓下降， 會(huì)會(huì)

22、出現(xiàn)空間電荷效應(yīng)，降低陽(yáng)極的電子收集率，引起出現(xiàn)空間電荷效應(yīng)，降低陽(yáng)極的電子收集率，引起 非非 線性。線性。 光電倍增管光電倍增管 在脈沖工作時(shí)，要考慮極間電容和雜散電容在脈沖工作時(shí)，要考慮極間電容和雜散電容( (即陽(yáng)即陽(yáng) 極對(duì)地電容極對(duì)地電容) )影響，影響，R RL L值過大也會(huì)影響脈沖上升沿和值過大也會(huì)影響脈沖上升沿和 脈寬。脈寬。 R RL L值太大時(shí)熱噪聲會(huì)增加。因此值太大時(shí)熱噪聲會(huì)增加。因此R RL L值一般由實(shí)值一般由實(shí) 驗(yàn)確定最佳值。選擇負(fù)載電阻的建議：驗(yàn)確定最佳值。選擇負(fù)載電阻的建議： l在頻響要求比較高的場(chǎng)合，負(fù)載電阻應(yīng)盡可能小一在頻響要求比較高的場(chǎng)合，負(fù)載電阻應(yīng)盡可能小一

23、 些。些。 l當(dāng)輸出信號(hào)的線性要求較高時(shí)，選擇的負(fù)載電阻應(yīng)當(dāng)輸出信號(hào)的線性要求較高時(shí)，選擇的負(fù)載電阻應(yīng) 使信號(hào)電流在它上面產(chǎn)生的壓降在幾付以下。使信號(hào)電流在它上面產(chǎn)生的壓降在幾付以下。 l負(fù)載電阻應(yīng)比放大器的輸入阻抗小得多。負(fù)載電阻應(yīng)比放大器的輸入阻抗小得多。 光電倍增管光電倍增管 為有效提高其效率，適當(dāng)加大為有效提高其效率，適當(dāng)加大R RL L ，中間各級(jí)采，中間各級(jí)采 用均勻分壓，用均勻分壓， R RL L的提高可改善脈沖前沿，對(duì)快速光的提高可改善脈沖前沿，對(duì)快速光 脈沖探測(cè)有益。（受到較大陽(yáng)極電流的限制：小于脈沖探測(cè)有益。（受到較大陽(yáng)極電流的限制：小于 分壓器電流的分壓器電流的1%1%）

24、 運(yùn)算放大器輸出：運(yùn)算放大器輸出： 光電倍增管光電倍增管 光電倍增管的選擇光電倍增管的選擇 一般應(yīng)考慮所選管型與待測(cè)光的光譜響應(yīng)應(yīng)一致，一般應(yīng)考慮所選管型與待測(cè)光的光譜響應(yīng)應(yīng)一致， 因此選擇適當(dāng)?shù)墓怅帢O是主要的；因此選擇適當(dāng)?shù)墓怅帢O是主要的； 對(duì)低能和弱光的探測(cè)應(yīng)采用陰極靈敏度高與暗電對(duì)低能和弱光的探測(cè)應(yīng)采用陰極靈敏度高與暗電 流小、噪聲低的管子；流小、噪聲低的管子； 陰極尺寸的選擇取決于光信號(hào)照射到陰極上的面陰極尺寸的選擇取決于光信號(hào)照射到陰極上的面 積，光束窄可選用小陰汲直徑的管子，通常陰極大積，光束窄可選用小陰汲直徑的管子，通常陰極大 小決定于光電倍增管的大小；小決定于光電倍增管的大?。?/p>

25、 陽(yáng)極靈敏度的確定是根據(jù)入射到光電陰極的光通陽(yáng)極靈敏度的確定是根據(jù)入射到光電陰極的光通 量和需要輸出的信號(hào)大小估算而得；量和需要輸出的信號(hào)大小估算而得； 除此之外還應(yīng)考慮耐震、高溫等條件。除此之外還應(yīng)考慮耐震、高溫等條件。 光電倍增管的使用光電倍增管的使用 光電倍增管光電倍增管 正確使用光電倍增管，應(yīng)該注意：正確使用光電倍增管，應(yīng)該注意： 陽(yáng)極電流應(yīng)不超過陽(yáng)極電流應(yīng)不超過1uA1uA，可以減緩疲勞和老化效應(yīng)，可以減緩疲勞和老化效應(yīng)， 減少負(fù)載電阻反饋和分壓器電壓再分配效應(yīng)。減少負(fù)載電阻反饋和分壓器電壓再分配效應(yīng)。 電壓分壓器中流過的電流至少應(yīng)大于期望的最大陽(yáng)極電壓分壓器中流過的電流至少應(yīng)大于期

26、望的最大陽(yáng)極 電流電流10001000被，即被，即1mA1mA，但是不必過分加大，以免發(fā)熱。，但是不必過分加大，以免發(fā)熱。 高壓電源的穩(wěn)定性必須為所需測(cè)量精度的高壓電源的穩(wěn)定性必須為所需測(cè)量精度的1010倍左右，倍左右， 對(duì)電壓的紋波系數(shù)也應(yīng)有所規(guī)定，一般應(yīng)小于對(duì)電壓的紋波系數(shù)也應(yīng)有所規(guī)定，一般應(yīng)小于0.001%0.001%。 陰極和第一倍增級(jí)之間，以及末級(jí)倍增級(jí)和陽(yáng)極之間陰極和第一倍增級(jí)之間，以及末級(jí)倍增級(jí)和陽(yáng)極之間 的級(jí)間電壓應(yīng)設(shè)計(jì)得與總電壓無(wú)關(guān)。的級(jí)間電壓應(yīng)設(shè)計(jì)得與總電壓無(wú)關(guān)。 光電倍增管的輸出信號(hào)采用運(yùn)算放大器作電流電壓變光電倍增管的輸出信號(hào)采用運(yùn)算放大器作電流電壓變 換，以獲得高的信

27、噪比和好的線性。換，以獲得高的信噪比和好的線性。 光電倍增管光電倍增管 光電倍增管的使用光電倍增管的使用 應(yīng)采取電磁屏蔽，最好使屏蔽筒與陰極處于相同應(yīng)采取電磁屏蔽，最好使屏蔽筒與陰極處于相同 電位。電位。 光電倍增管應(yīng)儲(chǔ)存在黑暗中，使用前最好先接通光電倍增管應(yīng)儲(chǔ)存在黑暗中，使用前最好先接通 高壓電源，在黑暗中存放幾小時(shí)。高壓電源，在黑暗中存放幾小時(shí)。 測(cè)量很弱的輻射時(shí)，光電倍增管的冷卻溫度一般測(cè)量很弱的輻射時(shí)，光電倍增管的冷卻溫度一般 取取-2-2攝氏度。攝氏度。 最好在光電陰極前放置優(yōu)質(zhì)的漫射器，可減少因最好在光電陰極前放置優(yōu)質(zhì)的漫射器，可減少因 光陰極區(qū)域靈敏度不同而引起的誤差。光陰極區(qū)域

28、靈敏度不同而引起的誤差。 為得到最穩(wěn)定的相對(duì)光譜靈敏度，光電倍增管應(yīng)為得到最穩(wěn)定的相對(duì)光譜靈敏度，光電倍增管應(yīng) 讓其自然老化數(shù)年。讓其自然老化數(shù)年。 制造廠、參考書所提供的數(shù)據(jù)均是典型值，光電制造廠、參考書所提供的數(shù)據(jù)均是典型值，光電 倍增管參數(shù)的離散性很大，要獲得確切的數(shù)據(jù)，倍增管參數(shù)的離散性很大，要獲得確切的數(shù)據(jù)， 只能逐個(gè)測(cè)定。只能逐個(gè)測(cè)定。 光電倍增管光電倍增管 光電倍增管的使用光電倍增管的使用 （1 1）光譜測(cè)量）光譜測(cè)量 （2 2）極微弱光信號(hào)的探測(cè)）極微弱光信號(hào)的探測(cè)光子計(jì)數(shù)光子計(jì)數(shù) （3 3）射線的探測(cè)）射線的探測(cè) 光電倍增管光電倍增管 光電倍增管的應(yīng)用光電倍增管的應(yīng)用 光電倍增管光電倍增管 光電倍增管的應(yīng)用光電倍增管的應(yīng)用 （1）核儀器測(cè)量中的譜線漂移）核儀器測(cè)量中的譜線漂移 （2）極微弱光信號(hào)的探測(cè)）極微弱光信號(hào)的探測(cè)光子計(jì)數(shù)