光电倍增管
简说光电倍增管的工作原理
简说光电倍增管的工作原理《简说光电倍增管的工作原理》
嘿，大家知道光电倍增管不？今天咱就来简单唠唠它的工作原理哈。
就说有一次啊，我去参观一个科学实验室，在那看到了光电倍增管。
哎呀，那玩意儿看着就挺神奇的。
你想啊，光打在上面，它就能产生奇妙的反应。
光电倍增管呢，就好像一个特别厉害的小助手。
光进来的时候，就像一个小伙伴来敲门，这时候光电倍增管里的光敏阴极就响应啦，就好像它打开门迎接这个光小伙伴。
然后呢，这个小伙伴就在里面引发了一系列的反应，电子就被激发出来啦。
这些电子啊，就跟一群调皮的小孩子似的，到处跑。
但是光电倍增管可不会让它们乱跑，它里面有好多级倍增极呢，就像给这些电子小孩设了好多关卡。
这些电子每经过一级倍增极，就会被放大好多倍，就好像小孩子每过一关就变得更厉害啦。
最后啊，这些被放大了好多好多倍的电子就汇聚到阳极那里，形成一个信号，我们就能知道光的信息啦。
哎呀，光电倍增管可真是太有意思啦，就这么神奇地把光变成了我们能理解的信号。
怎么样，现在大家对光电倍增管的工作原理有点感觉了吧！嘿嘿，下次再看到光电倍增管，就知道它是怎么工作的啦。
光电倍增管简介
光电倍增管简介1. 光电倍增管的结构和工作原理由光阴极、次阴极(倍增电极)以及阳极三部分组成。
光阴极是由半导体光电材料锑铯做成；次阴极是在镍或铜-铍的衬底上涂上锑铯材料而形成的，次阴极多的可达30级；阳极是最后用来收集电子的，收集到的电子数是阴极发射电子数的105~106倍。
即光电倍增管的放大倍数可达几万倍到几百万倍。
光电倍增管的灵敏度就比普通光电管高几万倍到几百万倍。
因此在很微弱的光照时，它就能产生很大的光电流。
2. 光电倍增管的主要参数（1）倍增系数M 倍增系数M等于n个倍增电极的二次电子发射系数δ的乘积。
如果n个倍增电极的δ都相同，则M=1因此，阳极电流I 为i —光电阴极的光电流光电倍增管的电流放大倍数β为M与所加电压有关，M在105~108之间，稳定性为1％左右，加速电压稳定性要在0.1％以内。
如果有波动，倍增系数也要波动，因此M具有一定的统计涨落。
一般阳极和阴极之间的电压为1000~2500V，两个相邻的倍增电极的电位差为50~100V。
对所加电压越稳越好，这样可以减小统计涨落，从而减小测量误差。
光电倍增管的特性曲线（2）光电阴极灵敏度和光电倍增管总灵敏度一个光子在阴极上能够打出的平均电子数叫做光电倍增管的阴极灵敏度。
而一个光子在阳极上产生的平均电子数叫做光电倍增管的总灵敏度。
光电倍增管的最大灵敏度可达10A/lm，极间电压越高，灵敏度越高；但极间电压也不能太高，太高反而会使阳极电流不稳。
另外，由于光电倍增管的灵敏度很高，所以不能受强光照射，否则将会损坏。
（3）暗电流和本底脉冲一般在使用光电倍增管时，必须把管子放在暗室里避光使用，使其只对入射光起作用；但是由于环境温度、热辐射和其它因素的影响，即使没有光信号输入，加上电压后阳极仍有电流，这种电流称为暗电流，这是热发射所致或场致发射造成的，这种暗电流通常可以用补偿电路消除。
如果光电倍增管与闪烁体放在一处，在完全蔽光情况下，出现的电流称为本底电流，其值大于暗电流。
光电倍增管
光电倍增管维基百科，自由的百科全书跳转到：导航, 搜索光电倍增管（Photomultiplier，简称PMT），是一种对紫外光、可见光和近红外光极其敏感的特殊真空管。
它能使进入的微弱光信号增强至原本的108倍，使光信号能被测量。
[编辑]工作原理光电倍增管示意图光电倍增管是由玻璃封装的真空装置，其内包含光电阴极 (photocathode)，几个二次发射极 (dynode)和一个阳极。
入射光子撞击光电阴极，产生光电效应，产生的光电子被聚焦到二次发射极。
其后的工作原里如同电子倍增管，电子被加速到二次发射极产生多个二次电子，通常每个二次发射极的电位差在 100 到 200 伏特。
二次电子流像瀑布一般，经过一连串的二次发射极使得电子倍增，最后到达阳极。
一般光电倍增管的二次发射极是分离式的，而电子倍增管的二次发射极是连续式的。
[编辑]应用光电倍增管集高增益，低干扰，对高频信号有高灵敏度的优点，因此被广泛应用于高能物理、天文等领域的研究工作，与及流体流速计算、医学影像和连续镜头的剪辑。
雪崩光电二极管（Avalanche photodiodes，简称APDs）为光电倍增管的替代品。
然而，后者仍在大部份的应用情况下被采用。
光电管与光电倍增管编辑词条分享将微弱光信号转换成电信号的真空电子器件。
光电管通常用于自动控制、光度学测量和强度调制光的检测。
如用于保安与警报系统、计数与分类装置、影片音膜复制与还音、彩色胶片密度测量以及色度学测量等。
光电倍增管用在光学测量仪器和光谱分析仪器中。
它能在低能级光度学和光谱学方面测量波长200～1200纳米的极微弱辐射功率。
闪烁计数器的出现，扩大了光电倍增管的应用范围。
激光检测仪器的发展与采用光电倍增管作为有效接收器密切有关。
电视电影的发射和图像传送也离不开光电倍增管。
光电倍增管广泛地应用在冶金、电子、机械、化工、地质、医疗、核工业、天文和宇宙空间研究等领域。
光电管与光电倍增管构造和原理光电管由真空管壳内的光电阴极和阳极所构成（图中a）。
《光电倍增管》课件
案例二：光电倍增管在环境监测领域的应用
总结词
光电倍增管在环境监测领域中发挥着重要作用，能够实现高精度、高灵敏度的气体和水质监测，为环境保护提供 科学依据。
详细ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ述
光电倍增管在环境监测中主要用于气体和水的分析。对于气体监测，光电倍增管可以检测空气中的有害气体和温 室气体，如二氧化碳、甲烷等。对于水质监测，光电倍增管可以检测水中的重金属离子、有机污染物等有害物质 ，为水处理和水质管理提供依据。此外，光电倍增管还可用于气象观测和遥感监测等领域。
高增益与低噪声
通过改进倍增级结构和材料，提高光电倍增管的 增益和降低噪声，从而提高探测器的信噪比和灵 敏度。
多通道并行处理
采用多通道并行处理技术，实现多个光电倍增管 同时工作，提高探测器的响应速度和测量精度。
光电倍增管的市场展望
不断增长的市场需求
随着科学技术的进步和应用领域的拓 展，光电倍增管的市场需求将持续增 长，尤其在医疗、环保、安全等领域 的应用前景广阔。
污染物等。
02 光电倍增管的结构与特性
光电倍增管的结构
光电阴极
将光信号转换为电子的过程发生在此区域，通常 使用材料如硫化锑或硒化铊。
倍增极
一系列的电子倍增器，用于放大由光电阴极产生 的电子。
阳极
收集倍增后的电子并产生最终的电流或电压输出 。
光电倍增管的特性
01
02
03
高灵敏度
能够检测到微弱的入射光 信号，通常在亚纳瓦级别 。
05 光电倍增管的典型案例分析
案例一：光电倍增管在医疗仪器中的应用
总结词
光电倍增管在医疗仪器中具有广泛的应用， 能够提高医疗设备的检测精度和灵敏度，为 医疗诊断和治疗提供有力支持。
光电倍增管工作原理
光电倍增管工作原理
光电倍增管是一种能够将光信号转化为电信号并进行放大的设备。
它由光电阴极、倍增部件和收集极三部分组成。
光电阴极是光电倍增管的输入端，它由光敏材料制成。
当光线照射在光电阴极上时，光子会激发光敏材料中的电子跃迁到导带中，产生电子空穴对。
这些电子会受到电场的驱动，从而被加速并穿过倍增部件进入收集极。
倍增部件是光电倍增管中最关键的部分，它能够将输入的电子信号进行倍增。
倍增部件通常由若干个倍增级组成，每个倍增级都包含一个阳极、一个倍增螺旋管和一些倍增电极。
当电子进入倍增部件后，它们会受到倍增螺旋管中的强电场的作用，从而被加速并与倍增螺旋管表面相碰撞。
这种碰撞会导致大量的次级电子的发射，从而使电子数量倍增。
次级电子再次被分配到下一个倍增级中，重复上述过程，直到输出的电子数目足够大。
收集极是光电倍增管的输出端，用于收集经过倍增部件倍增后的电子信号。
收集极通常是与光电阴极相连的，它们之间通过电源设立电场，使得电子能够被有效地收集到收集极。
总结一下，光电倍增管工作的原理是：首先，光光子照射在光电阴极上产生电子空穴对；然后，电子经过加速从光电阴极流向倍增部件；最后，在倍增部件中，电子经过倍增级的倍增作用，使得电子数量增大；最终，放大后的电子信号被收集极收
集。
这样，光电倍增管可以实现从光信号到电信号的转化和放大。
光电倍增管名词解释
光电倍增管名词解释
光电倍增管（Photomultiplier Tube，缩写为PMT）是一种用于侦测和放大光信号的装置。
光电倍增管由光阴极、一系列电子倍增器和一个收集电极组成。
当光信号照射在光阴极上时，光子将释放出光电子。
这些光电子被加速和聚焦，并在电子倍增器中经历多次电子增强效应。
每个电子增强阶段都是一种二极管结构，在高电压驱动下，光电子的能量被倍增，从而形成一个大量的电子脉冲。
最后，这些电子脉冲被收集电极捕获并转化为电流信号。
光电倍增管具有高增益、高灵敏度、低噪声、快速响应和广泛的波长响应范围等特性。
它被广泛应用于科学研究、核物理实验、化学分析、医学成像等领域。
光电倍增管
光电倍增管1 概述光电倍增管（PMT）是光子技术器件中的一个重要产品，它是一种具有极高灵敏度和超快时间响应的光探测器件。
可广泛应用于光子计数、极微弱光探测、化学发光、生物发光研究、极低能量射线探测、分光光度计、旋光仪、色度计、照度计、尘埃计、浊度计、光密度计、热释光量仪、辐射量热计、扫描电镜、生化分析仪等仪器设备中。
2 光电倍增管的一般结构光电倍增管是一种真空器件。
它由光电发射阴极（光阴极）和聚焦电极、电子倍增极及电子收集极（阳极）等组成。
典型的光电倍增管按入射光接收方式可分为端窗式和侧窗式两种类型。
其主要工作过程如下：当光照射到光阴极时，光阴极向真空中激发出光电子。
这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统，并通过进一步的二次发射得到的倍增放大。
然后把放大后的电子用阳极收集作为信号输出。
因为采用了二次发射倍增系统，所以光电倍增管在探测紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电探测器中，具有极高的灵敏度和极低的噪声。
另外，光电倍增管还具有响应快速、成本低、阴极面积大等优点。
3 光电倍增管的类型3.1 按接收入射光方式分类光电倍增管按其接收入射光的方式一般可分成端窗型（Head-on）和侧窗型（si de-on）两大类。
侧窗型光电倍增管（R系列）是从玻璃壳的侧面接收入射光，两端窗型光电倍增管（CR系列）则从玻璃壳的顶部接收射光。
在通常情况下，侧窗型光电倍增管（R系列）的单价比较便宜（一般数百元/只），在分光光度计、旋光仪和常规光度测定方面具有广泛的应用。
大部分的侧窗型光电倍增管使用不透明光阴极（反射式光阴极）和环形聚焦型电子倍增极结构，这种结构能够使其在较低的工作电压下具有较高的灵敏度。
端窗型光电倍增管（CR系列）也称顶窗型光电倍增管。
其价格一般在千元以上，它是在其入射窗的内表面上沉积了半透明的光阴极（透过式光阴极），这使其具有优于侧窗型的均匀性。
端窗型光电倍增管的特点是拥有从几十平方毫米到几百平方厘米的光阴极，另外，现在还出现了针对高能物理实验用的可以广角度捕获入射光的大尺寸半球形光窗的光电倍增管。
光电倍增管倍增原理
光电倍增管倍增原理
光电倍增管是一种具有很大量子效率的半导体器件，它能够探测出极微弱的光，并通过光电效应将光放大，最后通过光电效应将光转换成电信号，它是现代半导体探测器中最重要的一种。
光电倍增管可分为三种：管式、硅二极管式和非共面光电倍增管。
对于半导体探测器来说，要产生较大的量子效率就必须使其能在一定的空间范围内收集到尽可能多的光子，即要求半导体材料本身具有较高的电子空穴对的迁移率。
当一片半导体材料制成管状时，其空间电荷效应将大为降低。
因此，光电倍增管大多做成平面型的，它由阳极和阴极两部分组成。
光电倍增管是以光为能源的器件，光从一极传到另一极时必须要有一个“通路”。
当光强足够强时，入射到光电倍增管上的
光全部能被倍增器吸收。
这时由于入射光子能量很高，而光电倍增管对光的吸收能力又很差，所以此时被倍增了的光子就不能被收集到阴极上，也就不能被倍增放大。
但由于其光电转换效率较高（约为80%），所以这个“通路”对整个光电倍增管来说只是一个很小的部分。
—— 1 —1 —。
光电倍增管
简介
光电倍增管是将微弱光信号转换成电信号的真空电子器件。光电倍增管用在光学测量仪器和光谱分析仪器中。 它能在低能级光度学和光谱学方面测量波长200~1200纳米的极微弱辐射功率。闪烁计数器的出现，扩大了光电倍 增管的应用范围。激光检测仪器的发展与采用光电倍增管作为有效接收器密切有关。电视电影的发射和图象传送 也离不开光电倍增管。光电倍增管广泛地应用在冶金、电子、机械、化工、地质、医疗、核工业、天文和宇宙空 间研究等领域。
基于外光电效应和二次电子发射效应的电子真空器件。它利用二次电子发射使逸出的光电子倍增，获得远高 于光电管的灵敏度，能测量微弱的光信号。光电倍增管包括阴极室和由若干打拿极组成的二次发射倍增系统两部 分（见图）。阴极室的结构与光阴极K的尺寸和形状有关,它的作用是把阴极在光照下由外光电效应（见光电式传 感器）产生的电子聚焦在面积比光阴极小的第一打拿极D1的表面上。二次发射倍增系统是最复杂的部分。打拿极 主要由那些能在较小入射电子能量下有较高的灵敏度和二次发射系数的材料制成。常用的打拿极材料有锑化铯、 氧化的银镁合金和氧化的铜铍合金等。打拿极的形状应有利于将前一级发射的电子收集到下一极。在各打拿极 D1、D2、D3…和阳极A上依次加有逐渐增高的正电压,而且相邻两极之间的电压差应使二次发射系数大于1。这样, 光阴极发射的电子在D1电场的作用下以高速射向打拿极D1,产生更多的二次发射电子,于是这些电子又在D2电场的 作用下向D2飞去。如此继续下去，每个光电子将激发成倍增加的二次发射电子，最后被阳极收集。电子倍增系统 有聚焦型和非聚焦型两类。聚焦型的打拿极把来自前一级的电子经倍增后聚焦到下一级去，两极之间可能发生电 子束轨迹的交叉。非聚焦型又分为圆环瓦片式（即鼠笼式）、直线瓦片式、盒栅式和百叶窗式。
倍增方式
光电倍增管
K ——光阴极；F ——聚焦极；D 1～D 10——打拿极；A ——阳极。
光电倍增管是一种常用的灵敏度很高的光探测器，它由光阴极、电子光学输入系统、倍增系统及阳极组成，并且通过高压电源及一组串联的电阻分压器在阴极──打拿极(又称“倍增极”)──阳极之间建立一个电位分布。
光辐射照射到阴极时，由于光电效应，阴极发射电子，把微弱的光输入转换成光电子；这些光电子受到各电极间电场的加速和聚焦，光电子在电子光学输入系统的电场作用下到达第一倍增极，产生二次电子，由于二次发射系数大于1，电子数得到倍增。
以后，电子再经倍增系统逐级倍增，阳极收集倍增后的电子流并输出光电流信号，在负载电阻上以电压信号的形式输出。
根据打拿极的几何形状和排列方式，光电倍增管分为聚焦型(环状、直线)和非聚焦型(百叶窗式、盒栅式)。
本装置采用百叶窗式光电倍增管，过去采用GDB44F 型，现采用GDB43型。
其优点为脉冲幅度分辨率较好，适用闪烁能谱测量。
它的主要指标应该包括以下几方面：光电转换特性、电子倍增特性、噪声或暗电流、时间特性等；在此主要介绍光电转换特性和电子倍增特性。
1. 光电转换特性——光阴极的光谱响应和灵敏度光阴极是接收光子并放出光电子的电极，一般是在真空中把阴极材料蒸发在光学窗的内表面上，形成半透明的端窗阴极；光阴极材料的品种有数十种，但最常用的只是五、六种，如锑铯化合物等。
一般光电倍增管光阴极前的光学窗有两种：硼玻璃窗或石英窗，前者适用于可见光，后者可透过紫外光。
光阴极受到光照射后发射光电子的几率是波长的函数，称为光谱响应。
在长波端的响应极限主要由光阴极材料的性质决定，而短波端的响应主要受入射窗材料对光的吸收所限制。
了解光电倍增管的光谱响应特性有利于正确选择不同管子使之与闪烁体的发射光谱相匹配。
在实际应用中，光电转换特性通常使用另一个宏观定义，即一定通量F 的白光照射阴极所能获得的光电子流（i k ）称为光阴极光照灵敏度：k k i S F（1） 其中i k 单位为微安；F 为光通量，单位为“流明”(lm)。
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光电倍增管是利用二次电子发射现象制成的。 二次电子发射现象：当高速电子打击到金属表面，由于高速电 子动能被金属吸收，改变金属原子内电子能量状态，使有些电 子从金属表面逸出，这种现象称为二次电子发射。 当一次电子(即高速电子)有足够大速度时，由它产生的二次电 子流可能比一次电子流还大，这说明：任何一次电子不只从金 属中解放出一个电子，而是几个二次电子。 图示出多级倍增管(即倍增极有很多级)的工作原理。
n
光电倍增管各电极的联接线路 •倍增极由700～2000伏的高压直流电源供电 •阴极接电源负极，阳极通过负载电阻RL接电 源的正极，管子阳极是电路的输出端。 •各光电倍增极(D1～D4)电压通过分压获得 •光电倍增管各电极电位按照阴极K，第一光 电倍增极D1，第二光电倍增极D2，第三光电 倍增极D3，第四倍增极D4，阳极A次序递增， 并建立了依次递增的使电子加速的电场。
（1） 单碱与多碱锑化物光电阴极
• Cs3Sb光电阴极是最用、量子效率很高的光电阴极 • 制作方法： – 在玻璃管内壁蒸镀一层零点几钠米锑膜 – 在130-170oC下通入Cs蒸汽，反应生成CsSb – 通入氧提高灵敏度和长波响应 • 锑铯光电阴极的禁带宽度为1.6eV，电子亲和势为 0.45eV。光电发射阈值2eV。长波限650nm，对红外 不灵敏 • Na2KSb峰值响应波长在蓝光区使用温度150oC • K2CsSb峰值响应波长385nm • Na2KSb(Cs)电子亲和势0.55-1.0eV（最低0.250.3eV），对红光敏感，可以延伸到近红外
响应时间
• 光电发射的过程是很迅速的，只有10-14~10-12S • 光电倍增管响应时间主要取决于渡越时间及其散差， 渡越时间将使阳极输出电信号相对入射光信号产生 一个延迟，而时间散差将引起阳极输出脉冲信号波 形前沿、后沿展宽，展宽的程度与光电倍增管的结 构有关，散差主要由光阴极的中心和周边位置所发 射的光电子飞渡到倍增极经历时间不同造成 • 光电倍增管的响应时间是很快的，优质的光电倍增 管响应时间仅为几个毫微秒或更小。实际使用中， 光电倍增管的响应时间与负载电阻分布电容密切相 关，其RC时间常数是不可忽视的。
（1）光窗
• 入射光的通道，同时也是对光吸收较多的部分。玻 璃对光的吸收与波长有关，波长越短吸收的越多， 所以倍增管光谱特性的短波阈值决定于光窗材料。 • 光电倍增管一般常用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。 （2）光电阴极 •光电阴极作用：光电变换，接收入射光发射电子 •制作光电阴极的材料多是化合物半导体 •倍增管光谱特性的长波阈值决定于光电阴极材料 •同时对整管灵敏度也起着决定性作用
（5）阳极 阳极是用来收集最末一级倍增极发射出来的电子。过去 的阳极结构都是金属板，后来发现板状结构常因空间电荷效 应而影响接收性能。所以，现在普遍采用金属网来作阳极， 使它置于最末一级倍增极附近。
4.2光电倍增管的特性参数
• 灵敏度
– 光谱灵敏度 – 积分灵敏度
• • • • •
电流放大倍数 暗电流 噪声 伏安特性 线性
(6)疲乏特性 工作过程中灵敏度降低，原因： 最后几级倍增极的疲劳。 两条曲线表示阳极电流对灵敏度 影响。曲线l和2各画出相应于横 坐标所给阳极电流值，经20分钟 和40分钟灵敏度降低情况。阳极 电流不超过l毫安，每次测量后， 把管子放在暗室中几昼夜，其灵 敏度能恢复到近于初始值。 管子工作头几分钟，疲劳得最快，以后疲劳过程就逐渐缓慢了，即
(4)放大特性 图示出光电倍增管的电流放大系 数(亦称增益)β 或灵敏度随电源 电压U增大的关系--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二次发射
电子，放大系数或灵敏度增大。
工程上有时利用这一性质自动调 节光电倍增管灵敏度。 (5)频率特性 光电倍增管的频率特性较好。频率达 10 6 赫或更高时仍能保 持高的灵敏度。
– 这些优点是目前的固体器体件无法比拟的，在 弱光检测和极快速光辐射测量系统，尤其是光 电倍增管的使用还是十分必要的。
光电发射的一般规律
• 光电发射效应是光电发射探测器进行光电探测的 基础。当光照射某种物质时，若入射光子的能量 足够大，它与物质中的电子相互作用，使电子逸 出物质表面，由爱因斯坦定律可知，外光电效应 的光电能量转换公式为 • 式中，hv为入射光子的能量， 为光电子逸出 物质表面时的动能，Vo为初速度；Φ称为物质的 逸出功，又称功函数。由能量转换公式可以看出， 产生光电子发射效应的条件是入射光子的能量必 须大于或等于物质的逸出功，即 • hv>Φ 不同的材料具有不同的功函数，常用的光 电发射材料有金属和半导体，它们的光电发射规 律也有所不同。
1 2 mv0 2
金属的光电发射
• 金属中存在着大量的自由电子，但在通常 条件下并不能从金属表面挣脱出来，这是 由于金属表面有一层偶电层的缘故，偶电 层阻止电子向外逸出。 • 当光照金属时，若光子的能量足够大，将 产生光电发射效应
2.光电阴极的特性
• 光电阴极是光电发射探测器的光电转换部 件。任何光电发射探测器的光谱响应和响 应度都与它所采用的光电阴极的性能紧密 相关。 • 目前可以用作光电阴极的材料有几十种， 可以履盖从紫外到近红外的很大的光谱范 围。早期的光电阴极是由金属制做的，后 来已为半导体光电阴极代替，现在正在发 展新的亲和材料
常用的光电阴极材料
• • • • • 优质的光电阴极材料具有三个条件： 一是对光的吸收系数大 二是光电子在体内传输过程中能量损失小 三是光电逸出功或者光电发射阈值低。 金属材料与半导体材料相比，半导体材料占 有明显优势。 • 现在实用的许多光电阴极材料都是属半导体 材料。光电阴极材料及其编号为银氧铯，锑 铯，铋银氧铯，钠钾铯锑 Ag OCS
光电倍增管放大倍数
• 锑化铯倍增极材料：
0.7 0.2U DD
n n 0.7n U DD
G (0.2)
• 银镁合金倍增极材料：
n
0.025U DD
G (0.025)
n n U DD
光电倍增管特性
(1)光电特性 光电倍增管的光电特性，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。 • 最后几级光电倍增极的疲乏，因而放大系数大大降低； • 管内的阳极部分和最后几级倍增极的空间电荷发生影响。 积分灵敏度很大，高达每流明几安培。 输出电流仍然不允许很大，以免它电 极损坏或迅速进入疲劳状态，一般工作 在几微安或几毫安。 工作时阴极不能有强光照射，否则易损坏 灵敏度高，光电倍增管允许测量非常小的
倍增系统有聚焦型和非聚焦型两类。 •聚焦，不是指电子束会聚于一点，而是指电子从前一级倍增极 飞向后一级倍增极时，在两电极间电子运动轨迹，可能有交叉。 •非聚焦则是指在两电极间的电子运动轨迹是平行的。
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(见图)。 （a)百叶窗式 （b）盒栅式
在真空的长管中，放上几个表面涂铯的电极。每一对电极(光阴 极K与倍增极 D1 ；倍增极 D1 与 D2 ······)之间加上电压，使后 者的电位较前者为高 ，即 D1 的电位比K高， D2 的电位比高 ·····由于落到光阴极K表面的光通量的作用，由阴极K发射的电
子要移向倍增极 D1 ，这些电子落到 D1 时带有足够大的速度( D1 该速度决定于阴极K与倍增极 间的电压)，所以就从表面打
（2）银氧铯光电阴极材料
• 编号为S-1，可见它是应用最早的现在仍在 使用的光电阴材料，它的光谱响应有两个峰 值波长，一个在紫外区约340nm，另一个在 近红外区约为700nm，在整个可见光区域均 有响应。 • 量子效率比较低，约为1%，但是它是目前 唯一可用于红外波段的经典光发射材料，阈 值波长可达1.2um。据分析它可能属于杂质 发射型
（3）电子光学系统
电子光学系统的任务有两个： 一是通过对电极结构的适当设计，使前一级发射出来的电子尽可 能没有散失地落到下一个倍增极上，使下一级的收集率接近于1 二是使前一级各部分发射出来的电子，落到后一级上时所经历的 时间尽可能相同，使渡越时间差异最小。 （4）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。倍 增系统是决定整管灵敏度最关键的部分。
出二次电子。这些二次电子移向倍增极 ，又由2 表面打 D2 D 出更多的电子，依此类推。 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， 那么很明显地有： n
I i 0
I——阳极电流；i 0
——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
I i0
锑铯阴极
• 编号为S-4，它也是使用较早的光电阴极材料， 而且目前正在广泛使用。它的光谱响应曲线 如图，其光谱响应在蓝光区和可见光区，量 子效率达20~30%，它是目前最常用最重要的 光电阴极材料之一。 • 据分析这种材料属于本征发射型。因为对于 本征发射型光电材料来说，光电发射中心是 材料本身的原子，其浓度要比杂质浓度高得 多，这样量子效率才可能较高。
铋银氧铯钥极
• 材料的编号为S-10，它的光谱特性曲线 如图。它的量子效率约10%左右，是锑 铯阴极的一半。 • 最大优点是光谱响应与人眼相近，在许 多光电探测系统中被广泛采用。
3. 真空光电管
4. 光电倍增管
• 光电倍增管由光窗、光 电阴极、 • 电子光学系统、电子倍 增系统 • 和阳极等五个主要部分 组成 • 其外形如图所示。 • 图中(a)为侧窗式，即光 线从侧面入射到光电倍 增管 (b)为端窗式，使 用时入射光线从端面进 入光电倍增管。
使阳极电流非常微弱，疲劳现象，只是灵敏度的降低相当慢而已。 与上述灵敏度能逐渐恢复的情况相反，光电倍增管的衰老使其参 量慢慢地发生不可逆的变化，对管内各零件进行仔细的除气，可以 减轻管子的衰老现象