微通道板光电倍增管原理
光电倍增管的技术及发展现状
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 indetail . 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。
光电倍增管原理
光电倍增管探测器文字〖大中小〗错误!未找到引用源。
自动滚屏（右键暂停）主要特点◆侧窗式，具有电、磁、光屏蔽。
◆可与我公司生产的谱仪系列、样品室、滤光片轮等匹配连接◆内置E678-11A专用管座并焊接分压电阻◆标准BNC插头输出信号◆专用耐高压BNC插头输入稳定高压◆可内置R212、R212UH、1P28、CR131、R105、1P21、R105UH、931A、CR114等光电倍增管。
（如光电倍增管室内置CR131型光电倍增管，则型号为PMTH-S1-CR131）应用范围◆荧光分光光度计、拉曼光谱仪、气相液相色谱仪、浊度计、直读光谱仪、生化医疗检测仪器、油水分析、测汞仪、硫、氮氧化物环境检测仪器、化学发光仪器主要技术指标●波长范围:185-650nm●最大响应度:340nm●阴极灵敏度:48mA/W●阴极面积:8×24mm●打纳极增益:1×107●阳极暗电流:5×10-9A●阳极和阴极间最大电压:1250V参数PMTH-S1-1P28 PMTH-S1-CR131 PMTH-S1-R1527 PMTH-S1-R1527P 单位波长范围185-650 185-900 185-680 185-680 nm 最大响应波长340 400 400 400 nm 阴极灵敏度48 74 60 60 mA/W 阴极面积8×24 8×24 8×24 8×24 ㎡打纳级增益1×1071×107 6.7×106 6.7×106阳极暗电流5×10-93×10-9- - A 暗计数(@25℃) - - - 20 cps 级间最大电压1250 1250 1500 1500PMT产品选型表型号描述备注PMTH-S1V2-CR131 电压输出，阳极灵敏度:1000-2000A/lmPMTH-S1V1-CR131 电压输出，阳极灵敏度>2000A/lmPMTH-S1-CR131 电流输出，阳极灵敏度:1000-2000A/lmPMTH-S1C1-CR131 电流输出，阳极灵敏度>2000A/lmPMTH-S1-1P28 电流输出PMTH-S1M1-CR131 电压输出，阳极灵敏度>2000A/lm 光子计术器专用PMTH-S1M1-R1527 电压输出光子计术器专用PMTH-S1M1-R1527P 电压输出光子计术器专用光电倍增管原理、特性与应用发布日期：2007-7-18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。
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。
电子束光电器件：光电倍增管工作原理与应用研究
电子束光电器件：光电倍增管工作原理与应用研究光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT）是一种常见的光电子器件，被广泛应用于高灵敏度光信号检测领域。
本文将介绍光电倍增管的工作原理以及其在科学研究、医学、环境监测等领域的应用。
光电倍增管的工作原理可以简单概括为“光电发射-倍增电子-电子放大”，下面将详细阐述每个步骤的原理。
光电发射：当入射的光子通过PMT的光阴极时，光子的能量被转化为光电子的能量。
光阴极通常由碱金属化合物（如氢化钾）制成，其材料具有较高的光电发射效率，可以将光子释放出来并转化为光电子。
倍增电子：光电子进入光电倍增管后，通过电场加速被引导到第一个倍增极板。
第一倍增极板上的电场会将光电子加速，并使其发生倍增电离，释放出多个次级电子。
这些次级电子进一步被加速并经过多个倍增过程，从而产生更多的电子。
电子放大：倍增过程中产生的电子经过倍增管中的多个倍增阶段，每个阶段中的倍增电子数目都会增加。
最终形成一个电子雨，并快速收集到收集极上，形成一个电流脉冲。
这个电流脉冲的幅度与入射光子的能量成正比，因此可以利用这个幅度信号来测量入射光子的能量。
光电倍增管具有高增益、高灵敏度和宽动态范围的特点，因此在许多领域都有广泛的应用。
在科学研究中，光电倍增管常用于光学实验中的光谱分析、荧光检测以及高能物理实验等领域。
其高增益特性可以帮助科学家探测非常微弱的光信号，从而实现更精确的实验结果。
在医学领域，光电倍增管被广泛应用于核医学、放射性同位素检测等方面。
例如，在放射性同位素治疗中，光电倍增管可以用于测量放射性同位素的衰变，评估治疗效果。
同时，光电倍增管还可以用于生物荧光显微镜中，帮助研究人员观察细胞和微生物的活动。
在环境监测方面，光电倍增管的高灵敏度特性使其成为大气污染监测中的重要工具。
通过测量大气中的微小光子信号，光电倍增管可以帮助监测空气中的颗粒物浓度以及其他污染物的含量，从而提供环境保护决策的参考数据。
微通道板光电倍增管 - 南京电子器件研究所
400-850
500-550 Ø35.5
29
光纤面板 Sb-K-Na-Cs Ø18
GDB-609
185-320
240
Ø47
25
石英
Te-Cs
Ø25
GDB-610
185-850
520
Ø70
石英
Sb-K-Na-Cs Ø45
3
4×4
2800
3
128×128
2600
3
单阳极
2700
GDB-611 300-1100
过压设置范围为 0～-3500V，并设有限流保护电路，稳定度高，纹波系数小。
技术参数
SZX-DY02 型高压稳压电源
输入电压 输出电压 输出电流 电压调整率 负载调整率 纹波系数 时间稳定性
交流 220V±10%，50Hz 0～-3000 连续可调 0～0.3mA ≦0.05% ≦0.1% ≦0.05% ≦0.1%
Ø10
1
单阳极
2000
GDB-618
400-850
500-550 Ø25
29
硼硅玻璃 Sb-K-Na-Cs Ø10
2
单阳极
2000
GDB-619
400-900
500-550 Ø55
24
光纤面板 Sb-K-Na-Cs Ø25
2
4×4
2000
阴极灵敏度
辐射灵敏度 光照灵敏度
mA/W
μA/lm
阳极灵敏度
辐射灵敏度 光照灵敏度
a ） 单阳极 MCP-PMT
技术参数
b） 多阳极 MCP-PMT
c） 门选通型 MCP-PMT
管型
光谱响应 峰值波长 范围（nm） （nm）
光电倍增管原理 共40页PPT资料
——光电倍增管
1、光电发射和二次电子发射
光电发射及其基本定律； 二次电子发射； 倍增极相关知识； 光电管
2、真空、充气光电管比较
真空光电管
充气光电管
优 1.光电阴极面积大，暗电流小； 光照灵敏度高 点 2.驰豫过程小。
1.灵敏度低；
缺 2.体积大； 点 3.玻璃体，易碎。
光电倍增管
一、光电倍增管组成及工作原理
光电倍增管组成 ——光窗（Input window ) ——光电阴极(Photo cathode) ——电子光学系统 ——电子倍增系统(Dynodes) ——阳极(Anode)
光电倍增管组成
（1）光电倍增管工作原理
光电倍增管（PMT）是利用外光电效应 制成的一种光电探测器件。其光电转换
对电子光学系统要求
要求：
（1）使光电阴极发射的光电子尽可能多的会聚到第 一倍增极的有效区域内；
（2）光电阴极各部分发射的 光电子到达第一倍增极所 经历的时间尽可能一致。
3、倍增系统（Dynodes ）
倍增系统：是指由各倍增极构成的综合 系统，各倍增极都是由二次电子发射体 构成。
② 输出电容要小
光电倍增管的主要参量与特性
光电倍增管的主要参量与特性是区分管子质 量好坏的基本依据。
基本参数（静态参数） 应用参数（动态参数） 运行特性（例行特性）
光电倍增管使用注意要点
不宜用强光，容易引起疲劳 额定电压和电流内工作 入射光斑尺寸和管子的有效阴极面尺寸向对应 电场屏蔽和磁屏蔽 测交变光时，负载电阻不宜过大
（1）结构
（2）常用材料：
Ag-O-Cs：近红外唯一具有使用价值的阴极 材料；
光电倍增管知识
用于阵列探测器的多阳极光电倍增管特性研究1光电倍增管的基本特性1) 灵敏度和工作光谱区光电倍增管的灵敏度和工作光谱区主要取决于光电倍增管阴极和打拿极的光电发射材料。
当入射到阴极表面的光子能量足以使电子脱离该表面时才发生电子的光电发射，即1/2mv2=h?-ф,(h?为光子能量，ф为电子的表面功函数，1/2mv2为电子动能)。
当h?<ф时，不会有表面光电发射，而当h?=ф时，才有可能发生光电发射，这时所对应的光的波长λ=C/?称为这种材料表面的阈波长。
随着入射光子波长的减小，产生光电子发射的效率将增大，但光电倍增管窗材料对光的吸收也随之增大。
显然，光电倍增管的短波响应的极限主要取决于窗材料，而长波响应的极限主要取决于阴极和打拿极材料的性能。
一般用于可见-红外光谱区的光电倍增管用玻璃窗，而用于紫外光谱区的用石英窗。
光阴极一般选用表面功函数低的碱金属材料，如红外谱区选用银-氧-铯阴极，可见光谱区用锑-铯阴极或铋-银-氧-铯阴极，而紫外谱区则采用多碱光电阴极或梯-碲阴极。
光电倍增管的灵敏度S是指在1lm的光通量照射下所输出的光电流强度，即S=i/F，单位为µA/lm。
显然，灵敏度随入射光的波长而变化，这种灵敏度称为光谱灵敏度，而描述光谱灵敏度随波长而变化的曲线称为光谱响应曲线(见右图)，由此可确定光电倍增管的工作光谱区和最灵敏波长。
例如我们常用的R427光电倍增管，其曲线偏码为250S，光谱响应范围为160-320nm，峰值波长200nm，光阴极材料Cs-Te，窗口材料为熔炼石英，典型电流放大率3.3×106。
2) 暗电流与线性响应范围光电倍增管在全暗条件下工作时，阳极所收集到的电流称为暗电流。
对某种波长的入射光，光电倍增管输出的光电流为：i=KIi+i0，式中，Ii对应于产生光电流i的入射光强度，k为比例系数，i0为暗电流。
由此可见，在一定的范围内，光电流与入射光强度呈线性关系，即为光电倍增管的线性响应范围。
光电倍增管工作原理
4.1光電陰極一、光電陰極的主要參數1.靈敏度(1)光照靈敏度(2)色光靈敏度(3)光譜靈敏度就是局部光譜區域的積分靈敏度。
它表示在某些特定的波長區，通常用特性已知的濾光片（藍色為QB24、紅色為HB11、紅外為HWB3）插入光路，然後測得的光電流與未插入濾光片時陰極所受光照的光通量之比。
根據插入濾光片的光譜透射比的不同（圖4-1），它又分別稱為藍光靈敏度、紅光靈敏度及紅外靈敏度。
2.量子效率量子效率和光譜靈敏度是一個物理量的兩種表示方法。
它們之間的關係如下(4.1)：式中λ單位為nm；S(λ)為光譜靈敏度，單位為A/W。
3.光譜響應曲線光電陰極的光譜靈敏度或量子效率與入射輻射波長的關係曲線，稱為光譜響應曲線。
真空光電元件中的長波靈敏度極限，主要由光電陰極材料的截止波長決定。
4.熱電子發射光電陰極中有少數電子的熱能大於光電陰極游離能，因而產生熱電子發射。
室溫下典型陰極每秒每平方厘米發射二個數量級的電子，相當於10∼10Acm的電流密度。
這些熱發射電子會引起雜訊，限制著感測器的靈敏度極限。
二、銀氧銫（Ag-O-Cs）光電陰極銀氧銫陰極是最早出現的實用光電陰極。
目前，除了Ⅲ-Ⅴ族的光電陰極外，它仍然是在近紅外區具有使用價值的唯一陰極。
銀氧銫陰極是以Ag為基底，氧化銀為中間層，上面再有一層帶有過剩Cs原子及Ag原子的氧化銫，而表面由Cs原子組成，可用Ag−CsOAgCs-Cs的符號表示，如圖4-2⒜所示。
有一些光電元件也有不用氧化，而是用硫化，或以鹼金屬代替銫原子，目的都是希望得到高的響應率及合適的光譜響應範圍。
Ag-O-Cs光電陰極的光譜響應曲線如圖4-2⒝所示。
銻銫陰極的典型光譜響應曲線如圖4-3所示。
它在可見光的短波區和近紫外區（0.3∼0.45μm）響應度最高，其量子效率可達25%，截止波長在0.65μm附近；它的典型光照靈敏度達60μA/lm，比銀氧銫陰極高得多。
CsSb陰極的熱電子發射（約10A/cm）和疲勞特性均優於銀氧銫陰極，而且製造技術簡單，目前使用比較普遍。