光电倍增管的技术及发展现状
光电倍增管
锑(Sb)和 铯(Cs)构 成。
打拿极对 电流的放 大是无噪 音的
100V
所以光电倍增管具有很高的内部增益G，增益的定义为： G = AVn 式中A 为常数；V 为倍增管的高压（伏特）；n为倍增管 倍增极的数目。由此式可以看出倍增管的高压电源稳定性 是十分重要的。
光电倍增管可以有两种信号读出方式： 一种是脉冲计数，即光子计数读出方式； 另一种是平滑掉信号脉冲，只记录平均光电 流，称直流放大方式。 光子脉冲数与平均光电流均和入射的光辐射强 度成正比。利用光电倍增管做成的光电光度计， 可对天体进行光电测光观测。
1911年，光电管的发明，使天文测量的精度大大提 高；当时安在一个40cm望远镜上，极限星等是7等； 20世纪30年代，光电倍增管的发明，对天文学来讲 是一个重大的发展，二战后，在里克天文台90cm折 射望远镜上安装的光电倍增管，可测到11等星。
2.3.2 光电倍增管的工作原理和结构 光电倍增管是利用外光电效应探测辐射的。金属或半导 体内部的电子吸收辐射后获得动能，克服物体的边界位 垒飞出表面。电子飞出表面所必须作的功，叫脱出功 W，它等于位垒能φ0。即： 2
mv = hν − ϕ 2
m:电子质量；v:电子速度；ν：吸收的光子频率；显然， 光电子刚好能克服位垒达到表面产生光电效应与ν有关， 临界频率(波长)为： hc ϕ
ν0 =
0
h
λ0 =
ϕ0
超过这一波长(红端临界波长)就没有光电子反射出来。
光电倍增管由三种电极构成：涂有光电发射材料的光阴极和 一系列倍增电极(打拿极)以及最终收集电子的阳极。光阴极 接受光照射后出射光电子，倍增电极上涂有二次电子发射材 料，当它接受到一个光电子轰击时，能产生多个二次电子， 由于有多个倍增极，而每个倍增电极之间施加一定电位差， 用以加速二次电子，如此逐次增殖，产生越来越多的光电 子，可高达1010个光电子，形成一个脉冲信号而最终到达阳极。 光阴极由
光电倍增管用途
光电倍增管用途光电倍增管（Photomultiplier Tube，简称PMT）是一种能将光信号转化为电信号的光电探测器，具有灵敏度高、信号放大倍数大等特点。
它被广泛应用在科学研究、医学诊断、工业检测等领域。
光电倍增管的用途十分广泛。
首先，它在科学研究领域中起到了至关重要的作用。
在高能物理实验中，探测粒子的能量和种类是非常重要的，而光电倍增管能够将微弱的光信号转化为电信号，并经过倍增放大，从而提高了信号的灵敏度，使得粒子能够被准确地探测和测量。
在天文学研究中，光电倍增管也被用于探测远距离的星体发出的微弱光信号，帮助科学家观测和研究宇宙中的各种现象。
光电倍增管在医学诊断领域也有着重要的应用。
在医学成像中，比如X射线成像、CT扫描等，需要将射入人体的X射线转化为电信号，以便形成图像。
光电倍增管的高灵敏度和大信号放大倍数使得它成为医学成像中最重要的探测器之一。
通过将光电倍增管和其他成像设备结合，医生可以清晰地观察到人体内部的结构和异常情况，提高了医学诊断的准确性和可靠性。
光电倍增管也在工业检测领域得到了广泛应用。
在光谱分析仪器中，光电倍增管可以将光信号转化为电信号，并经过放大和处理，从而得到样品的光谱信息。
光电倍增管的高灵敏度和快速响应时间使得它在光学检测、光谱分析等领域中成为不可或缺的元件。
同时，光电倍增管还可以应用于光电传感器、激光测距仪、光电计数器等仪器中，提高了测量的精度和可靠性。
光电倍增管作为一种重要的光电探测器，具有灵敏度高、信号放大倍数大等特点，被广泛应用在科学研究、医学诊断、工业检测等领域。
它的出现和应用极大地推动了这些领域的发展和进步，为人们提供了更多的研究手段和诊断工具。
随着科技的不断进步，相信光电倍增管在更多领域中将发挥出更大的作用，为人类的发展和进步做出更多贡献。
光电倍增管原理特性及其应用
光电倍增管原理特性及其应用光电倍增管（Photomultiplier Tube，简称PMT）是一种特殊的电子设备，广泛应用于光电探测、荧光测量、核物理实验等领域。
它利用电子受光激发释放的方式将光信号转换为电信号，并通过电子倍增过程将电信号放大多倍，达到目的信号放大的效果。
本文将介绍光电倍增管的原理、特性以及常见的应用。
1.光信号的发射：光信号通过光阴极进入光电管，光阴极通常由碱金属镓锑（NaKSb）材料制成。
当光信号照射到光阴极上时，光子与光阴极上的物质相互作用，使得光电子从光阴极上释放出来。
2.倍增过程：光释放的电子进入倍增极，倍增极是一种由若干离子阱和荧光幕构成的结构。
当光电子进入倍增极后，它们会受到倍增极上高电压的作用，在电场的驱动下不断加速并撞击倍增极表面的离子阱。
每一次撞击会产生一系列二次电子，这些二次电子再次撞击离子阱，又会产生更多的二次电子，从而形成电子的雪崩放大效应。
通过层层倍增，最终使得放大倍数达到几千倍甚至几万倍。
3.电子与收集极的相互作用：经过倍增极放大的电子进入到收集极，收集极是一个高电压的吸收电极。
当电子撞击收集极时，就会产生微弱的电流信号，这个电流信号即为光电倍增管放大后的输出信号。
1.高增益：光电倍增管能够将输入光信号进行倍增，放大增益可达几千倍甚至几万倍。
2.快速响应：光电倍增管由于对光信号的快速响应能力强，其时间分辨率可以达到纳秒级。
3.宽动态范围：光电倍增管的动态范围非常广，可以从微弱信号到强光信号都能够进行检测。
4.低噪声：光电倍增管具有较低的噪声水平，能够提高信号的信噪比。
1.光谱分析：光电倍增管适用于光谱仪器、光谱分析系统等领域，能够将微弱的光信号转换为电信号并放大，提高谱线的信噪比。
2.荧光测量：光电倍增管可以用于荧光检测系统中，通过对荧光信号的放大和检测，实现对荧光染料浓度、荧光标记物的检测等。
3.粒子探测：在核物理实验中，光电倍增管可以用于探测粒子轨迹、测量粒子能量、顶点位置等研究。
光电倍增管
在光电倍增管加上高压或开始光照的短时间内，（几秒或 几十秒）阳极输出电流存在暂时的不稳定，电流可能比稳定值 大一些，也可能小一些。这种不稳定现象称为滞后效应。滞后 效应主要由于电子偏离设计的轨迹以及倍增极的陶瓷支架和玻 壳等静电作用引起的。当入射的光照变化，而所加的电压也跟 随着变化时滞后效应特别明显。
光电倍增管
电流放大（增益）
电流增益就是光电倍增管的阳极输出电流与阴极光电子电流的
比值,也可以按一定工作电压下阳极响应度和阴极响应度的比值来确
定。
ia Sa
iK SK
在理想情况下，具有n个倍增极，每个倍增极的平均二次电子发射 率为δ的光电倍增管的电流增益为δn。二次电子发射率δ由下式给
出： δ=C·Vdk
使用注意事项
（1）用于测光的光源光谱特性必须与光敏电阻的光敏 特性匹配;
光敏电阻的阻值随温度变化而变化的变化率,在弱光 照和强光照时都较大,而中等光照时,则较小。
例：CdS光敏电阻的温度系数在10lx照度时约为0；照度高于10lx 时，温度系数为正；小于10lx时，温度系数反而为负；照度偏离 10lx愈多，温度系数也愈大。
另外，当环境温度在0～+60℃的范围内时，光敏电 阻的响应速度几乎不变；而在低温环境下，光敏电阻的响 应速度变慢。例如，-30℃时的响应时间约为+20℃时的 两倍。
当入射光强逐渐降低，以至于入射的光子分散得类似 图26时，这种状态称作单光子（或光电子）情况。输出的 脉冲数与入射光成正比例，并且对这些脉冲计数的方法在 信噪比和稳定性等方面，优于采用平均脉冲的电流测定方 法。这个对脉冲计数的光量测量技术叫做光子计数法。
由于光电倍增管在输出由入射光子产生的单个脉冲的同时，也 会输出一系列的噪声脉冲。简单地统计这些脉冲而不采取有效的手 段排除噪声脉冲，将得不到正确的结果。排除噪声最有效的方法就 是采用区分每个脉冲的大小、高度的方法。
简述光电倍增管的工作原理
光电倍增管的工作原理光电倍增管的概述光电倍增管（Photomultiplier Tube，简称PMT）是一种能够将弱光信号转化为强电信号的光电探测器。
它的工作原理基于光电效应和二次发射效应，并利用多级倍增结构将光信号放大到可观测的水平。
光电倍增管广泛应用于科学研究、医学诊断、核物理实验等领域。
光电倍增管的结构光电倍增管由光阴极、倍增结构、阳极和基座等部分组成。
光阴极光阴极是光电倍增管的入射端，它负责将光能转化为电子能。
光阴极一般由碱金属或化合物构成，如钡钛酸钡等。
倍增结构倍增结构是光电倍增管的关键部分，它由若干个二次发射电极和倍增极组成。
倍增结构的作用是将光阴极发射的光电子放大成电荷。
阳极阳极是光电倍增管的输出端，它反应了光电倍增管的工作状态。
阳极一般由金属材料制成，如铜、镍等。
基座基座是光电倍增管的支撑结构，它固定和连接了光阴极、倍增结构和阳极，保证光电倍增管的稳定工作。
光电倍增管的工作原理光电倍增管的工作原理可以分为光电效应和二次发射效应两个部分。
光电效应当光线照射到光阴极上时，光子的能量会激发光阴极上的电子跃迁，使得电子从价带跃迁到导带。
这个过程被称为光电效应，其结果是在光阴极上产生了一定数量的电子。
二次发射效应光电倍增管的倍增结构中的二次发射电极，也称为动态极，具有二次发射效应。
当光电子经过二次发射电极时，由于电子的动能较大，会激发出更多的次级电子。
这些次级电子再经过下一个二次发射电极，继续激发出更多的次级电子。
如此反复，形成多级倍增效应，将光子能量转化为电子数目的倍增。
光电倍增管的工作过程1.光子经过光阴极，激发了一定数量的光电子。
2.光电子经过二次发射电极，激发出更多的次级电子。
3.次级电子经过下一个二次发射电极，再次激发出更多的次级电子。
4.如此反复，形成多级倍增效应，将光子能量转化为电子数目的倍增。
5.最后，倍增的电子打到阳极上，形成强电脉冲信号。
光电倍增管的工作参数光电倍增管的性能由一些重要的参数来描述。
光电倍增管综述完整版
光电倍增管综述标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]光电倍增管综述光电倍增管综述摘要：光电倍增管是一种能将微弱的光信号转换成可测电信号的光电转换器件。
本文将从结构，特性，应用及发展前景几方面做阐述。
一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。
下图所示为端窗型光电倍增管的剖面结构图。
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。
二特性一光谱响应光电倍增管由阴极收入射光子的能量并将其转换为光子，其转换效率（阴极灵敏度）随入射光的波长而变。
这种光阴极灵敏度与入射光波长之间的关系叫做光谱响应特性。
一般情况下，光谱响应特性的长波段取决于光阴极材料，短波段则取决于入射窗材料。
光电倍增管的阴极一般都采用具有低逸出功能的碱金属材料所形成的光电发射面。
光电倍增管的窗材料通常由硼硅玻璃、透紫玻璃（UV玻璃）、合成石英玻璃和氟化镁（或镁氟化物）玻璃制成。
硼硅玻璃窗材料可以透过近红外至300nm垢可见入射光，而其它3种玻璃材料则可用于对紫外区不可见光的探测。
二光照灵敏度由于测量光电倍增管的光谱响应特性需要精密的测试系统和很长的时间，因此，要为用户提供每一支光电倍增管的光谱响应特性曲线是不现实的，所以，一般是为用户提供阴极和阳极的光照灵敏度。
阴极光照灵敏度，是指使用钨灯产生的2856K色温光测试的每单位通量入射光产生的阴极光电子电流。
阳极光照灵敏度是每单位阴极上的入射光能量产生的阳极输出电流（即经过二次发射极倍增的输出电流）。
光电倍增管综述
光电光电倍增管综述摘要：光电倍增管是一种能将微弱的光信号转换成可测电信号的光电转换器件。
本文将从结构，特性，应用及发展前景几方面做阐述。
一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。
下图所示为端窗型光电倍增管的剖面结构图。
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。
光阴极发射出来的光电子被电场加速后撞击到第一倍增极上将产生二次电子发射，以便产生多于光电子数目的电子流，这些二次发射的电子流又被加速撞击到下一个倍增极，以产生又一次的二次电子发射，连续地重复这一过程，直到最末倍增极的二次电子发射被阳极收集，这样就达到了电流放大的目的。
这时光电倍增管阴极产生的很小的光电子电流即被放大成较大的阳极输出电流。
一般的光电倍增管有9～12个倍增极。
三应用光电倍增管应用用下表简单表示。
光电倍增管的应用领域四光电倍增管的现状及展望正因为PMT 如上所述，其应用十分广阔，已渗透到国民经济的各个部门，据市场调研统计，全球PMT 的产量在100 万只左右，其中日本Hamamatus 本部共生产40 万只，销售额15 亿人民币，北京Hamamatus（合资）年生产20 万只（中低档），销售额2 亿人民币；法国PHOTONIS 年生产10 万只，销售额5 亿人民币；英国ETL 公司年生产5 万只（中高档），销售额3 亿人民币；美国Burle 公司年生产5 万只（中高档），销售额3 亿人民币。
光电倍增管
光电倍增管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。
(《中国大百科全书·电子学与计算机》)基本信息•中文名称光电倍增管•外文名称The photomultiplier tube•倍增方式打拿极和MCP•运行特性稳定性原理光电倍增建立在外光电效应、二次电子发射和电子光学理论基础上，结合了高增益、低噪声、高频率响应和大信号接收区等特征，是一种具有极高灵敏度和超快时间响应的光敏电真空器件，可以工作在紫外、可见和近红外区的光谱区。
日盲紫外光电倍增管对日盲紫外区以外的可见光、近紫外等光谱辐射不灵敏，具有噪声低(暗电流小于1nA)、响应快、接收面积大等特点。
光电倍增管示意图photomultiplier (tube)过程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。
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。
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光电倍增管的技术及发展现状 摘要: 简述了光电倍增管的结构和用途, 着重介绍了新型微通道板光电倍增管的结构特点和性能优势, 同时对当今光电倍增管的最新发展状况进行了陈述和分析。 关键词: 光电倍增管; 微通道板; 结构; 性能; 应用; 发展
Abstract: The basic structure and application of photomultiplier are briefly presented. The new characteristic and the higher performance of our recent designed MCP-PMTS are described in detail . Finally ,the latest development of MCP-PMTS is introduced and analyzed. 引 言 光电子技术是当今世界的综合性高新技术, 其技术内涵宽广, 产品种类繁多, 应用领域广泛, 是影响未来社会发展的重要战略性产业之一。作为近代光学与电子的融合技术, 光电子技术已发展成为21世纪的尖端科技之一。 其中, 基于外光电效应的真空光电探测器件是最早出现的光电子技术分支, 主要包括光电管、 光电倍增管、 图像增强器以及变像管、条纹管等。 随着材料技术、 激光技术、 半导体技术、 微电子技术的飞速发展, 各种高新技术相互促进, 共同发展, 真空光电探测器件在受到半导体光电器件冲击的同时也取得了新的发展, 并以其独特的性能特点而占据军民市场一定的份额。 在真空光电探测器件中, 光电倍增管是针对微弱光探测的主要器件, 它在军民领域的应用范围很广。 随着近年来微电子技术的蓬勃发展, 半导体光电探测器也得到了迅猛的发展, 它们以体积小、 工作电压低、 价格低廉、 强光下工作稳定性好等特点得到了广泛的应用, 取代了光电倍增管的部分市场。 但光电倍增管在信噪比、 高速、 倍增系数、 探测面积等方面与半导体器件相比仍具有较大的优势。 因此, 在天文学、 光谱学、 激光测距和闪烁计数等方面, 光电倍增管仍具有独到的价值。 1光电倍增管的基本情况
1.1光电倍增管的基本构成和工作原理 光电倍增管是一种将微弱光信号转换为电信号的真空光电探测器件, 主要由附着在输入光窗内表面的光电阴极、 单级或多级电子倍增系统和接收信号的阳极组成。 它的工作原理是建立在光电效应、二次电子发射和电子光学理论的基础上的。光电阴极将入射的被测光信号转换成电信号, 光电子在外加电场的作用下, 经过聚焦、 汇聚在倍增电极, 通过碰撞倍增极表面的二次电子发射材料, 输出放大成为电子流, 再经过多次倍增, 信号最后被阳极接收并输出, 进入后续电路供分析研究。 将闪烁体与光电倍增管结合, 可实现对高能或低能辐射的各种射线、 粒子、 离子等进行测量, 大大拓宽了光电倍增管的应用 范围。 1.2光电倍增管的分类 由于光电倍增管的应用范围很广, 所以从19世纪30年代问世至今, 已发展成几百个品种的光电倍增管系列。 以入射光形式可分为端窗式和侧窗式; 以探测光谱不同可分为紫外、 可见光、 近红外等； 以倍增系统的不同可分为打拿极和微通道板等, 图1和图2分别为打拿极光电倍增管和微通道光电倍增管结构示意图; 以外形不同可分为球形和圆柱形以及方形； 以阳极输出的不同可分为单阳极和多阳极等；以聚焦方式不同又可分为静电聚焦和近贴聚焦型等等。当然, 不同的结构组成, 产生不同的参数特性和环境性能, 使用方可根据自己的实际应用提出参数要求, 生产厂家根据用户要求进行合理的配置, 从而设计制作出合格的产品。 1.3光电倍增管的基本参数和特性参数 1.3.1光电倍增管的基本参数 基本参数是光电倍增管性能最本质的反映, 它们常常与器件的工作机理、结构特征、材料性质和制造工艺等密切相关,主要包括阴极灵敏度、阳极灵敏度、电流增益、暗电流、光谱响应范围以及阴极均匀性等。 1.3.2光电倍增管的应用参数 光电倍增管的应用参数同样由器件的结构和材料决定,它针对不同应用的特殊要求,主要包括上升时间、半高宽、渡越时间和时间分辨率等时间特性；脉冲幅度分辨率、噪声能当量和计数坪特性等闪烁计数特性；暗噪声计数、单电子分辨率和峰谷比等单光子计数特性等。 1.3.3光电倍增管的运行特性 光电倍增管的运行特性通常表征其所能承受的外部条件的限制和管子本身的使用极限,主要包括稳定性、温度特性、最大线性电流、抗电磁干扰能力、抗振动耐冲击能力等。 1.4光电倍增管的应用 光电倍增管能将微弱光信号转换成电信号并倍增放大,它在微光探测领域占有及其重要的地位,其超高的电子增益使得光电倍增管成为一种理想的低噪声放大器；光电倍增管具有很快的时间响应,特别是微通道板光电倍增管,响应时间达到了皮秒量级,因此,它又是一种很好的宽频带放大器。光电倍增管还有许多其它光电器件不能与之匹敌的优异特性,如高温双碱阴极的光电倍增管可工作于170 ℃甚至200℃的环境中。 光电倍增管是多种精密测量仪器的核心器件,被广泛应用于冶金、电子、机械、化工、地质勘探、医疗、生物医药、核工业、天文、宇宙空间研究和环境监测等领域,对规模庞大的光电仪器仪表产业起着重要的支撑推动作用。具体应用如下: a.光谱学: 紫外/可见/近红外分光光度计,原子吸收分光光度计,发光分光光度计,荧光分光光度计,拉曼分光光度计,其他液相或气相色谱如X光衍射仪、X光荧光分析和电子显微镜等。 b.质量光谱学与固体表面分析:固体表面分析, 这种技术在半导体工业领域被用于半导体的检查中, 如缺陷、表面分析、吸附等。电子、离子、X射线一般采用电子倍增器或 MCP来测定。 c. 环境监测:尘埃粒子计数器,浊度计等。 d.生物技术: 细胞分类计数和用于对细胞、化学物质进行解析的荧光计。 e.医疗应用: C相机, 正电子CT,液体闪烁计数,血液、尿液检查,用同位素、 酶、 荧光、化学发光、生物发光物质等标定的抗原体的定量测定。其他如X 光时间计, 用以保证胶片得到准确的曝光量。 f.射线测定:低能量的A射线, B射线和C射线的检测。 g.资源调查: 石油测井, 用于判断油井周围的地层类型及密度。 h.工业计测:厚度计,半导体检查系统。 i.摄影印刷: 彩色扫 描, 把彩 色分解成 三原色( 红、绿、蓝) 和黑色,作为图象数据读出。 j.高能物理: 辐射计数器,TOF计数器,契伦柯夫计数器,热量计,中微子实验,空气浴计数器。 k.激光: 激光雷达,荧光寿命测定,激光核聚变等。 l.等离子体:等离子体探测,使用光电倍增管用来计测等离子中的杂质。 2 微通道板光电倍增管的结构特点和性能优势 微通道板光电倍增管是一种新型的光电倍增管, 与传统光电倍增管相比, 微通道板光电倍增管所使用的电子倍增系统为微通道板, 他的结构如图3所示。 微通道板有上百万根微细玻璃管构成, 玻璃管孔径一般在几到几十微米,微孔内壁敷有二次电子发射材料, 单块板的厚度常规状态下为微孔直径的40倍,单块微通道板一般能获得1000倍以上的电子增益。 基于微通道板的薄片式结构, 以此作为倍增极的光电倍增管通常采用近贴聚焦的方式, 这样各电极间的距离大大缩短, 极间电场分布均匀, 同时为实现近贴聚焦而采取的真空转移工艺技术, 减小了碱金属对器件内部的污染, 这样, 微通道板光电倍增管在基本参数、 应用参数和运行性能方面较之传统光电倍增管都有了较大的提高, 具体表现在以下几个方面: 1) 较低的暗电流和较好的稳定性: 由于真空转移技术的应用, 游离的碱金属在管内的数量急剧下降, 从而大幅提高了暗电流性能; 同时, 由于管内无多余的碱金属, 避免了管壁上吸附的碱金属元素再分布导致的光电阴极灵敏度的变化, 阴极的稳定性得到提高。 2) 优异的时间响应特性: 近贴聚焦结构的采用,极间距离很小, 微通道板的厚度很薄, 光电子在器件内运行的距离大大缩短, 很好地优化了电子渡越时间。同时近贴聚焦场是纵向均匀电场, 这样由于电场不均匀而造成的渡越时间零散大大减小, 即微通道板光电倍增管的时间分辨率较之传统光电倍增管有很大的提高。这一特性在某些应用中是至关重要的。另外, 微通道板光电倍增管的脉冲上升时间也得到改善, 目前国际最快的微通道板光电倍增管的上升时间已达到70 ps, 而且在超快脉冲探测、 时间相关单光子计数、激光雷达等应用方面具有很大优势。 3) 良好的抗振动、 耐冲击和抗电磁干扰能力: 与传统光电倍增管的玻璃外壳不同, 微通道板光电倍增管一般采用金属- 陶瓷封接的管壳, 具有良好的抗振动耐冲击性能; 而近贴聚焦的结构, 使得电子的运动距离很短, 外界电磁场对真空内电子的干扰亦大幅下降。 4) 易于实现多路探测和位置分辨: 当光电阴极价带中的电子吸收入射光能量后跃迁到导带并克服电子亲和势进入真空后, 其初速度基本为零, 在外加平行电场的作用下, 电子沿轴向运动进入微通道板小孔, 微通道板的小孔是相互独立的, 因此经过倍增, 电子从微通道板另一端输出, 其位置基本与入射到阴极上的位置相对应, 输出的二次发射电子流的初速度同样基本为零, 再经过微通道板输出电极与阳极间的近贴平行电场的作用, 电子被阳极收集形成电流信号。 若将阳极制作成相互独立的若干单元,则各个单元阳极所收集的电子与阴极的位置是相互对应的, 这样就能在一只光电倍增管内实现多路探测, 并可以进行入射信号的位置分辨。 目前除分立式多阳极以外, 采用编码型阳极如精细- 精细式高密度矩阵阳极、楔条阳极、延迟线阳极和电阻阳极等多阳极结构, 可实现单光子计数成像, 具有良好的空间和时间分辨率。 当然, 微通道板光电倍增管与传统打拿极光电倍增管相比, 亦存在劣势, 主要表现在其成本较高,售价是传统光电倍增管的十倍以上; 其二, 微通道板光电倍增管由于微通道板的高电阻, 在使用时, 可输出的平均阳极线性电流较小, 而在脉冲工作状态, 输入脉冲的频率不能太高, 否则会导致输出脉冲畸变。 3光电倍增管的技术及发展现状 基于各项基础技术的发展和进步,同时为适应更高精度的测量要求, 近些年光电倍增管和其它光电子器件一样, 正在向小型化、高可靠、多功能、模块化和集成化方向发展, 其制造技术和各项性能均得到了很大的提高, 如上述微通道板作为倍增极的微通道板光电倍增管( Microchannel Plate Photomultiplier) ,就是一种新型的光电倍增管。目前国际上光电倍增管的技术进步主要体现在对光电阴极、电子倍增系统和阳极输出结构的创新设计和工艺优化方面。另外,与半导体光电探测器件相结合的全新结构复合型光电倍增管亦发展迅速。 3.1光电阴极的发展 1)采用多种工艺手段提高传统实用光电阴极的量子效率, 如日本滨松公司已研制出量子效率达到40%以上的超级双碱阴极以及辐射灵敏度达到60mA/ W以上的紫外阴极； 2)依据半导体材料能带弯曲原理, 采用具有负电子亲和势的Ⅲ- Ⅴ族化合物半导体材料如 GaAs、GaAsP等制作的系列光电阴极, 具有了50%的高量子效率。 3) 采用InGaAs、InP/InGaAs复合材料制作的阴极, 其探测波长向红外延伸, 长波响应可延伸至1700 nm ；采用无窗式结构并将光电阴极制备在微通道板表面, 可探测极紫外和X 射线等短波信号。