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(二)光电倍增管(PMT)PMT 是一种应用非常广泛的光电转换器件。
它的作用是把晶体受y 射线照射后产生的闪烁光按比例地转换并放大成电信号(图5.3. 1. 10) ，其放大倍数高达106 -10 9，因此，十分微弱的光都能测定。
它主要由光阴极、电子聚焦系统、多级倍增极和阳极组成。
整个系统封闭在抽成真空的玻壳内。
光阴极是将一些光敏材料喷在管子端窗内侧制成的。
光阴极的作用是将闪烁体发射的光子通过光电效应转换成低能光电子。
倍增极是将光敏材料蒸涂在镰片上制成的。
倍增极上有多个倍增级数，每个倍增级上加有依次递增的电压。
由光阴极发射的电子，经电子聚焦系统聚焦和加速，到达第一级倍增极。
通过第二次电子发射产生更多的电子，再往前逐级倍增，以达到足够的电子。
对于倍增极的要求是，二次发射系数要大，将倍增的二次电子有效地送到下一级。
阳极通常是由镍、钼等材料制成。
它的作用是收集倍增后的电子并通过输出电路形成电脉冲信号，此信号再由电子仪器加以记录和分析。
光电倍增管的性能取决于光阴极材料的光谱响应、光电转换效率、放大倍数和噪音脉冲等参数，并与管子的制造工艺和使用时间有关。
各光电倍增管的性能参数彼此应当一致，工作电压要稳，防止输出脉冲幅度漂移，否则将对整机的均匀性、分辨力和线性度等造成严重影响。
另外，在晶体和光电倍增管之间还有一"光导"结构。
它主要是起光桐合作用，将晶体受γ射线照射后产生的闪烁光有效地传送到光电倍增管的光阴极上。
但随着设备技术的提高，晶体和光电倍增管之间无需用光导来进行光藕合。
综上所述，从γ射线到电信号的转换输出分两步进行。
第a 步在晶体内进行，在那里y 射线被晶体吸收，然后发射出可见光，这一过程称为闪烁。
第二步是用光电倍增管探测闪烁事件发生的光，把可见光打进光阴极后，PMT 产生一个小的阳极电流，并将放大成电信号。
PET 探头由于是环形组成，所以它们的晶体形状和光电倍增管的排列与SPECT 是完全不一样。
光电倍增管英文缩写光电倍增管（PhotomultiplierTube，PMT）是一种基于光电效应的电子倍增装置。
它是一种高灵敏度、高速响应的光电探测器，广泛应用于物理、化学、医学等领域的实验研究和工业生产中。
下面简要介绍一下光电倍增管的英文缩写PMT。
PMT是Photomultiplier Tube的缩写，意为光电倍增管。
PMT是由美国企业RCA公司在20世纪40年代发明的一种用于检测弱光的器件。
它是一种真空管，由光电阴极、一系列倍增极和收集极组成。
当光子照射在光电阴极上时，就会产生电子。
这些电子被加速到第一个倍增极，使得电子数目倍增。
然后这些电子再被加速到下一个倍增极，又使得电子数目倍增。
如此反复，直到电子被收集极收集，产生电信号输出。
PMT具有高灵敏度、高速响应、高放大倍数等优点。
它可以检测到极微弱的光信号，甚至仅有一两个光子的光信号。
因此，它广泛应用于物理、化学、医学等领域的实验研究和工业生产中。
在物理实验中，PMT被广泛应用于粒子物理、核物理、天体物理等研究领域。
例如，在LHC的大型强子对撞机实验中，PMT被用于检测高能粒子的衰变产物，以研究基本粒子的性质和相互作用。
在核物理实验中，PMT被用于检测放射性元素的衰变产物，以研究核反应和核结构。
在天体物理实验中，PMT被用于探测宇宙射线和暗物质等天体现象，以研究宇宙的起源和演化。
在医学领域，PMT被用于放射性核素扫描、荧光显微镜、生物光谱等研究和诊断技术中。
例如，在PET扫描中，PMT被用于检测放射性核素的衰变产物，以成像病变组织和细胞。
在荧光显微镜中，PMT 被用于检测荧光物质的强度和分布，以研究生物分子的结构和功能。
总之，PMT是一种高灵敏度、高速响应的光电探测器，广泛应用于物理、化学、医学等领域的实验研究和工业生产中。
通过PMT的英文缩写PMT，我们可以更方便地了解和应用它。
光谱仪器的检测器有很多种,PHIT.CPM(端窗式光电倍增管)、CCD.CID.PDA(电二极管阵列)、InGaAs.SDD(硅漂移探测器)等,其中论坛讨论最多的主要是用于原子发射光谱仪的PMT,CCD,CID等,下文将从各个检测器的原理,优缺点以及相互间的比较做一介绍。
基本原理及特点1.PIT(photomultipliertube,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,可分成主要部分:光电阴极、电子光学输入系统、电子倍增系统、阳极。
光电阴极受光照后释放出光电子,在电场作用下射向第一倍增电极(打拿极),引起电子的二次发射,激发出更多的电子,然后在电场作用下飞向下一个倍增电极,又激发出更多的电子。
如此电子数不断倍增,阳极最后收集到的电子可增加10E4~10E8倍,这使光电倍增管的灵敏度比普通光电管要高得多,可用来检测微弱光信号。
（优点：）光电倍增管具有灵敏度高,噪声低及响应速度快的特点,所以被广泛地应用在许多光学仪器中作为检测器.PIIT的寿命是比较长的,电子管真空度越高寿命就越长。
虽然光电倍增管有许多优点,但该器件自身也有缺陷;灵敏度因强光照射(这也就是为何仪器在通电的情况下样品室盖子不能打开的原因)或因照射时间过长而降低,停止照射后又部分地恢复;鉴于光电倍增管的这种特性致使它随着使用时间的累加,灵敏度会逐渐下降(一般从长波长开始下降,俗称“红外紫移")且噪声输出却逐渐加大,直至被弃用。
我们把这种现象称为"疲乏效应",光阴极表面各点的灵敏度不是均匀的,而是根据入射光束的输出变动而定。
光电倍增管的灵敏度和工作光谱区间主要取决与于光电倍增光阴极和打拿极的光电发射材料、光电倍增管的短波响应的极限主要取决于窗的材料,而长波响应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-铯或铋-银-铯阴极,而紫外谱区则采用多碱光电阴极或锑-碲阴极。
为什么使用PMT检测器和APD检测器光电倍增管（PMT）和雪崩光电二极管（APD）是用在扫描成像系统中常用的光学元件，对于其工作原理，适用什么波段样品的检测，有何优缺点可能大家会比较模糊，那小编今天和大家聊聊这两个检测器。
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。
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。
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、可见光中蓝色光，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。
PMT结构和工作原理图PMT检测器光谱效应: 300 to 850nm最大量子转换效率: 420nm处雪崩光电二极管（APD）：指的是在激光通信中使用的光敏元件。
在以硅或锗为材料制成的光电二极管的P-N结上加上反向偏压后，射入的光被P-N结吸收后会形成光电流。
加大反向偏压会产生“雪崩”（即光电流成倍地激增）的现象，因此这种二极管被称为“雪崩光电二极管”。
APD检测器特点具有超低噪声、高速、高互阻抗增益，灵敏度高等特点，主要用于可见光红绿荧光和近红外荧光的检测。
APD工作原理图APD光谱效应图PMT检测器在蓝光区域量子转换效率高，而在红外区量子转换效率很低，检测效果不理想。
APD检测器在红光和近红外荧光检测表现突出。
Azure Sapphire双模式多光谱激光成像采用每个通道用专属的检测器，PMT用于蓝光和磷屏扫描成像，3个独立的APD检测器分别用于绿光、红光和近红外扫描检测，同时具有CCD检测器用于超高灵敏化学发光的检测。
Azure Sapphire是给客户两个探测器，使他们的荧光样品不会在任何极端的检测环境下而使样品信息缺失。
光电倍增管—PMT简介光电倍增管：PhotoMultiplier Tube，简称PMT，是灵敏度极高，响应速度极快的光探测器。
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。
光电倍增管的一般结构光电倍增管由光电发射阴极（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。
光电倍增管的类型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（side-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。
图2和图3分别是侧窗式光电倍增管和端窗式光电倍过管的外形图。
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。
光电检测实验报告
实验名称：光电倍增管特性测试实验实验者：
实验班级：光电10305班
实验时间：2011年4月27日
指导老师：宋老师
1、掌握光电倍增管结构以及工作原理。
2、学习掌握光电倍增管基本特性。
3、学习掌握光电倍增管基本参数的测量方法。
4、了解光电倍增管的应用。
二、实验内容
1、光电倍增管暗电流测试实验
2、光电倍增管阴极灵敏度测试实验
3、光电倍增管阳极灵敏度测试实验
4、光电倍增管阴极光电特性测试实验
三、实验仪器
1、光电倍增管综合实验仪 1台
2、光通路组件 1套
3、光照度计 1台
4、电源线 1根
5、射频电缆线 2根
6、100M 双踪示波器 1台
7、三相电源线 1根
8、彩排线 1根
9、实验指导书 1本
1、光电倍增管阴极灵敏度测试实验
（1）将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连，将电流检测单元的电流输入与光电倍增管的信号输出使用屏蔽线连接起来，电路板上的高压输出与光电倍增管结构上的高压输入使用屏蔽线连接起来。
（注意：请不要将两根屏蔽接错，以免允烧坏实验仪器）
（2）将“电流检测单元”上两刀三掷开关BM1拨到“电流测试”，“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态特性”，将拨位开关S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下，S1拨向上。
（3）将电路板上“光照度调节”电位器和“高压调节”电位器调到最小值，面板上的右下角开关拨到“阴极测试”，结构件上阴阳极切换开关拨至“阴极”
（4）接通电源，打开电源开关，将照度计拨到20LX档。
此时，发光二极管D1（白光）发光，D2（红光），D3（橙光），D4（黄光），D5（绿光），D6（蓝光），D7（紫光）均不亮。
电流表显示“000”，高压电压表显示“000”，照度计显示“0.00”。
(由于光照度计精度较高，受各种条件影响，短时间内末位出现不回0现象属于正常现象)
（注意：在测试阴极电流时，阴极电压调节请勿超过200V，以免烧坏光电倍增管）
（5）缓慢调节“光照度调节”电位器，使照度计显示值为0.5LX，
保持光照度不变，缓慢调节电压调节旋钮至电压表显示为80V ，记下此时电流表的显示值，该值即为光电倍增管在相应电压下时的阴极电流。
（6）根据测试的数据，按照公式)/(Lm A I S K k μΦ=计算相应阴极灵敏度。
其中A E ⋅=Φ （本实验仪上光电倍增管的光阴极直径为φ10mm ，光通量约为10-5Lm ）
（7）将高压调节旋钮逆时针调节到零；将光照度调节旋钮逆时针调节到零，关闭电源开关，拆除连接电缆放置原处。
（如需继续做下面的实验内容，可不拆除）
2、光电倍增管阳极灵敏度测试实验
（1）将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连，将电流检测单元的电流输入与光电倍增管的信号输出使用屏蔽线连接起来，电路板上的高压输出与光电倍增管结构上的高压输入使用屏蔽线连接起来。
（注意：请不要将两根屏蔽接错，以免烧坏实验仪器）
（2）将“电流检测单元”上两刀三掷开关BM1拨到“电流测试”，“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态特性”，将拨位开关S1，拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。
（3）将电路板上“光照度调节”电位器和“高压调节”电位器调到最小值，面板上的右下角开关拨到“阳极测试”，结构件上阴阳极切换开关拨至“阳极”。
（4）接通电源，打开电源开关，将照度计拨到20LX 档。
此时，发光二极管D1（白光）发光，D2（红光），D3（橙光），D4（黄光），D5（绿光），D6（蓝光），D7（紫光）均不亮。
电流表显示“000”，高压电压表显示“000”，照度计显示“0.00”。
(由于光照度计精度较高，受各种条件影响，短时间内末位出现不回0现象属于正常现象)
（5）缓慢调节“光照度调节”电位器，使照度计显示值为0.1LX ，保持光照度不变，缓慢调节电压调节旋钮至电压表显示400V ，记下此时电流表的显示值。
（6）根据所测试的数据，按照公式)/(Lm A I S p
p Φ= 计算阳极灵敏度。
其中A E ⋅=Φ （本实验仪上光电倍增管的光阴极直径为φ10mm ，光通量约为10-5Lm ）
（7）将高压调节旋钮逆时针调节到零；将光照度调节旋钮逆时针调节到零，关闭电源开关，拆除连接电缆放置原处。
（如需继续做下面的实验内容，可不拆除）
3、光电倍增管阳极光电特性测试实验
（1）将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连，将电流检测单元的电流输入与光电倍增管的信号输出使用屏蔽线连接起来，电路板上的高压输出与光电倍增管结构上的高压输入使用屏蔽线连接起来。
（注意：请不要将两根屏蔽接错，以免烧坏实验仪器）
（2）将“电流检测单元”上两刀三掷开关BM1拨到“电流测试”，“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态特性”，将拨位开关S1拨向上，S2，S3，S4，S5，S6，S7均拨下。
（3）将电路板上“光照度调节”电位器和“高压调节”电位器调到最小值，面板上的右下角开关拨到“阳极测试”，结构件上阴阳极切换开关拨至“阳极”
（4）接通电源，打开电源开关，将照度计拨到20LX档。
此时，发光二极管D1（白光）发光，D2（红光），D3（橙光），D4（黄光），D5（绿光），D6（蓝光），D7（紫光）均不亮。
电流表显示“000”，高压电压表显示“000”，照度计显示“0.00”。
(由于光照度计精度较高，受各种条件影响，短时间内末位出现不回0现象属于正常现象)
（5）缓慢调节“高压调节”电位器，使电压表显示值为250V，保持阳极电压不变，缓慢调节“光照度调节”旋钮至照度计显示为0LX,0.5LX, 1.0 LX, 1.5LX, 2LX，2.5LX, 3LX，3.5LX, 4LX依次记下此时电流表的显示值，该值即为光电倍增管在相应光照度条件下时的阴极电流，填入下表中电流1；
（6）根据上述的操作步骤（5），测试阳极电压在200V时所对应电压的阴极电流值填入下表2中电流2。
五、实验数据及分析：
1、光电倍增管阴极灵敏度测试实验
当E=0.5lx V=8v时可测得电流表示数I k=77.2uA
2、光电倍增管阳极灵敏度测试实验
当E=0.1lx V=400v时测得电流I A=197uA
3、光电倍增管阳极光电特性测试实验
分析：随着照度增加电流变大，电压越大时。
光电特性越好。
六、实验结束，整理实验器材。
