光电倍增管原理
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光电倍增管的工作原理与使用注意事项光电倍增管(Photomultiplier Tube)是一种光电转换器件,能够将光信号转化为电信号,并经过倍增放大,最终输出高电压信号。
它在光电探测、光谱分析等领域发挥着重要的作用。
本文将介绍光电倍增管的工作原理以及使用时需要注意的事项。
一、光电倍增管的工作原理光电倍增管的工作原理基于光电效应、二次发射和电子倍增原理。
下面将详细介绍光电倍增管的工作过程。
1. 光电效应:当光子入射到光阴极上时,光阴极会将光能转化为电子能,从而产生光电子。
2. 二次发射:光电子被加速电场加速,经过一系列电子倍增器件的作用,使得入射到第一个二次电子发射体(Dynode)上的光电子受到足够强度的电场影响,引发二次发射。
而这些发射出来的二次电子又会继续被下一个Dynode引发发射,最终形成电子雪崩放大。
3. 电子倍增:通过一系列Dynode的不断引发发射,光电子数目将被指数级倍增。
最终达到由一个光子所产生的原初电子从几个到数千个的倍增效果。
4. 输出:经过倍增放大后的电子通过外部电路输出,形成高压、高增益的电信号。
二、光电倍增管的使用注意事项光电倍增管在使用时需要特别注意以下事项,以确保其正常工作和延长使用寿命。
1. 真空封装:光电倍增管应保持在真空封装状态下使用,因为气体分子会阻碍光电子的传输和电子倍增过程,影响性能。
所以在使用之前应检查光电倍增管的真空度,确保其正常工作。
2. 避免超负荷使用:在使用光电倍增管时,应避免超过其额定工作电压,以防止电子发射无法正常进行或损坏光电倍增管。
因此,使用者必须了解并遵守光电倍增管的额定工作电压范围。
3. 防止过载光信号:光电倍增管在面对过大的光信号时容易出现饱和现象,导致输出信号不准确。
因此,在实际应用中应根据光信号强度选择合适的光电倍增管。
如果遇到强光,可以采取降低光强、增加滤光片等措施。
4. 防止静电干扰:在操作光电倍增管时,应注意避免静电干扰,因为静电会影响光电倍增管的灵敏度和工作稳定性。
光电倍增管的工作原理
光电倍增管(Photomultiplier Tube,简称PMT)是一种能将光信号转化为电流信号,并放大多倍的光电转化器件。
它是由阴极、多个正极(倍增极)和阳极组成的真空管。
光电倍增管的工作原理如下:当光子照射到光电倍增管的阴极上时,光子会激发阴极上的物质产生光电子。
这些光电子会被阴极电场加速,然后轰击到第一个正极(第一倍增极)上。
这个过程被称为一次电子倍增。
当光电子轰击到第一倍增极上时,会产生大量的次级电子。
这些次级电子又被第一倍增极的电场加速,并轰击到第二倍增极上,进一步产生更多的次级电子。
这个过程会一直持续下去,直到最后一个倍增极。
最后,产生的次级电子会进一步轰击到阳极上,形成较大的电流信号。
整个过程中,由于倍增极之间设置了高电压,次级电子数目呈指数增长,从而实现了光信号的倍增。
光电倍增管的工作原理中,重要的一点是保持倍增极之间的电压差。
这样做可以确保电子在倍增过程中保持足够的能量,并防止电子与倍增极碰撞后失去能量。
此外,光电倍增管中的阴极还需要具有很高的光电子发射效率,以提高光电子的产生量。
总之,光电倍增管的工作原理是通过经过多次倍增过程,将光信号转化为较大的电流信号。
这样可以增强光信号的弱小程度,
提高光电转换效率,广泛应用于光电器件、光谱分析、光子学等领域。
pmt工作原理PMT工作原理PMT,即光电倍增管(Photomultiplier Tube),是一种能将光信号转化为电信号并放大的装置。
它由光阴极、若干倍增极和收集极构成,并通过适当的电压加速电子,使其经过倍增极产生电子轰击,并逐级放大,最终在收集极产生可观测的电信号。
下面将详细介绍PMT的工作原理。
光电倍增管的工作原理可以分为光电转换、倍增过程和电子输出三个主要步骤。
1. 光电转换光电倍增管的光阴极是一个具有光电效应的金属表面。
当光子照射到光阴极上时,光子的能量被传递给光阴极上的电子,使其获得足够的能量从金属表面解离,形成自由电子。
这个过程被称为光电效应。
2. 倍增过程光阴极产生的自由电子被加速器电极加速,向着第一个倍增极移动。
倍增极由一个个环形的金属环组成,每个环上都有一个高压电极,使电子受到电场的影响向前运动。
当电子通过倍增极时,它们会与倍增极上的金属环发生碰撞,从而产生次级电子。
这些次级电子被下一个倍增极加速并与之碰撞,产生更多的次级电子。
这个过程会不断重复,使得电子数目呈指数级增长。
最终,电子会被放大到足够大的数量级。
3. 电子输出当电子经过所有倍增极后,它们会进入收集极。
收集极是一个环形的金属电极,负责收集所有经过倍增过程的电子。
当电子到达收集极时,它们会引起电流的变化,从而形成可观测的电信号。
这个电信号可以通过外部电路进行进一步的处理和分析。
PMT的工作原理基于光电效应和倍增过程,可以将微弱的光信号转换为可观测的电信号。
它具有高增益、高灵敏度和快速响应的特点,广泛应用于光学测量、粒子物理实验、核医学和天文学等领域。
总结起来,PMT工作原理的关键在于光电转换、倍增过程和电子输出。
通过光电效应将光信号转换为电子,然后通过倍增过程将电子不断放大,最终在收集极产生可观测的电信号。
这个过程实现了将光信号转化为电信号,并将其放大的功能,为各种光学测量提供了重要的技术支持。
光电倍增管的工作原理光电倍增管是一种用于探测和放大光信号的器件,它在科研、医学、工业等领域都有着广泛的应用。
光电倍增管的工作原理主要涉及光电效应和电子倍增效应两个方面。
下面我们将详细介绍光电倍增管的工作原理。
首先,光电倍增管的工作原理基于光电效应。
当光子进入光电倍增管时,它们会与光阴极表面的光敏材料相互作用,激发出光电子。
这些光电子受到光电场的作用,被加速并聚集到第一次倍增极附近。
在这个过程中,光电子会激发出更多的次级电子,从而形成一个电子雪崩效应。
这些电子会被引入倍增极,继续经历电子倍增效应,最终形成一个电子脉冲信号。
通过这种方式,光电倍增管能够将微弱的光信号转换为可观测的电子脉冲信号。
其次,电子倍增效应是光电倍增管能够放大光信号的关键。
在电子倍增效应中,光电子被引入倍增极后,会经历一系列的电子碰撞和释放过程。
这些碰撞和释放会导致电子数量的指数级增长,从而放大光信号。
最终,经过电子倍增效应放大的电子脉冲信号会被收集到阳极上,形成最终的输出信号。
光电倍增管的工作原理是一个复杂而精密的过程,它涉及到光电子的发射、加速、聚集以及电子的倍增和收集等多个环节。
在这个过程中,光电倍增管需要精确的电子光学设计和高品质的材料制备,以确保光信号能够被高效地转换和放大。
同时,光电倍增管还需要精密的电子学设计和高灵敏度的探测器件,以确保输出信号的稳定和可靠。
总的来说,光电倍增管的工作原理是基于光电效应和电子倍增效应的相互作用,通过精密的光学和电子学设计,将微弱的光信号转换为可观测的电子脉冲信号。
光电倍增管在科研、医学、工业等领域都有着广泛的应用,它的工作原理的深入理解将有助于更好地应用和改进这一器件,推动相关领域的发展和进步。
光电倍增管的作用原理光电倍增管是一种用于检测光子的电子器件,它具有很高的灵敏度和放大倍数,因此在科研实验、医学诊断、核物理实验等领域有着广泛的应用。
光电倍增管的作用原理主要包括光电效应、电子倍增和电子收集三个部分。
首先,光电倍增管的作用原理之一是光电效应。
当光子入射到光电倍增管的光阴极表面时,光子的能量被转化为电子的动能,从而使光阴极上的电子被激发并逸出,形成电子云。
这个过程就是光电效应,它是光电倍增管起作用的基础。
其次,光电倍增管的作用原理还包括电子倍增。
在光电效应激发出的电子云进入光电倍增管内部后,会经过一系列的电子倍增过程。
这是通过在光电倍增管内部设置一系列的二次发射表面和倍增极来实现的。
电子在这些表面上发生二次发射,从而使电子数目呈指数级增长,达到放大的效果。
最后,光电倍增管的作用原理还涉及电子收集。
在电子倍增过程之后,产生的大量电子会被收集到阳极上,形成电子流。
这个电子流的大小与入射光子的能量成正比,因此可以用来测量光子的能量大小。
总的来说,光电倍增管的作用原理是通过光电效应将光子能量转化为电子的动能,然后通过电子倍增和电子收集过程放大电子数目,并最终形成电子流。
这样就实现了对光子的探测和测量,从而在各个领域发挥着重要作用。
在实际应用中,光电倍增管的性能和特点决定了它在科研和工程中的广泛应用。
例如,在核物理实验中,光电倍增管可以用于测量辐射能量和粒子轨迹;在医学诊断中,光电倍增管可以用于放射性药物的检测和放射性成像;在天文观测中,光电倍增管可以用于探测星光和宇宙射线等。
因此,光电倍增管的作用原理对于我们理解其工作原理和应用具有重要意义。
总之,光电倍增管的作用原理是通过光电效应、电子倍增和电子收集三个过程,将光子能量转化为电子流,并最终实现对光子的探测和测量。
这种原理的应用使得光电倍增管在科研和工程中有着广泛的用途,对于推动科学技术的发展具有重要意义。
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。
由于ICP光源的广泛使用,现在商品ICP光谱仪中光电直读光谱仪已占主要地位。
光电倍增管是光电直读光谱仪器中应用的检测元件。
光电倍增管由两部分组成:将入射光子转化为电子的光阴极,增大电子数目的倍增极。
光电倍增管的外壳由玻璃或石英制成,内部抽成真空。
光阴极上涂有能发射电子的光敏物质,在阴极和阳极之间联有一系列次级电子发射极,即电子倍增极。
阳极和阴极之间加以约1000V的直流电压。
在每两个相邻电极之间,都有50-100V的电位差。
当光照射在阴极上时,光敏物质发射的电子,首先被电场加速,落在第一个倍增极上,并击出二次电子。
这些二次电子又被电场加速,落在第二个倍增极上,击出更多的二次电子,依此类推。
由此可见,光电倍增管不仅起了光电转换作用,而且还起着电流放大作用。
光电倍增管具有波长区域宽(常用160~900nm)、线性范围大、放电增益高及噪声低等很多优点。
红外热成像由于黑体辐射的存在,任何物体都依据温度的不同对外进行电磁波辐射。
波长为2.0~1000微米的部分称为热红外线。
热红外成像通过对热红外敏感CCD对物体进行成像,能反映出物体表面的温度场。
热红外在军事、工业、汽车辅助驾驶、医学领域都有广泛的应用。
红外窗口水汽分子是红外辐射的主要吸收体。
较强的水汽吸收带位于0.71~0.735μ(微米),0.81~0.84μ,0.89~0.99μ,1.07~1.20μ,1.3~1.5μ,1.7~2.0μ,2.4~3.3μ,4.8~8.0μ。
在13.5~17μ处出现二氧化碳的吸收带。
这些吸收带间的空隙形成一些红外窗口。
其中最宽的红外窗口在8~13μ处(9.5μ附近有臭氧的吸收带)。
17~22μ是半透明窗口。
22μ以后直到1毫米波长处,由于水汽的严重吸收,对地面的观测者来说完全不透明。
但在海拔高、空气干燥的地方,24.5~42μ的辐射透过率达30~60%。
在海拔3.5公里高度处,能观测到330~380μ、420~490μ、580~670μ(透过率约30%)的辐射,也能观测到670~780μ(约70%)和800~910μ(约85%)的辐射。
光电倍增管的应用及原理图1. 光电倍增管的简介光电倍增管(Photomultiplier Tube,简称PMT)是一种具有极高灵敏度的光电转换器件,用于将光信号转换为电信号。
它广泛应用于光谱分析、粒子探测、荧光测量等领域,在科研、工业和医学等领域发挥着重要作用。
2. 光电倍增管的原理光电倍增管的工作原理基于光电子发射增强效应。
下面是光电倍增管的工作原理图:输入光信号 --> 光阴极 --> 集成光电子倍增机构(多级电子倍增器) --> 输出电信号3. 光电倍增管的应用光电倍增管在以下领域有着广泛的应用:•光谱仪:光电倍增管能够高效地转换光信号,因此被广泛应用于光谱仪中。
在光谱仪中,光信号被转换为电信号后,可以通过电子学系统进行放大、滤波、测量等处理,从而得到精确的光谱数据。
•粒子探测:光电倍增管对粒子的辐射有很高的灵敏度,因此可以应用于粒子探测器中。
通过探测粒子辐射后产生的光信号,光电倍增管可以将光信号放大为电信号,从而实现对粒子的探测和测量。
•荧光测量:光电倍增管对荧光的敏感度很高,因此在荧光测量中得到广泛应用。
光电倍增管能够将微弱的荧光信号转换为电信号,并对信号进行放大处理,以提高测量的灵敏度和精确度。
•生命科学:在细胞学、分子生物学等生命科学研究中,光电倍增管可以应用于荧光显微镜、流式细胞仪、免疫分析等仪器中。
通过光电倍增管将荧光信号转换为电信号,可以实现对生物样品的定量分析和图像获取。
4. 光电倍增管的优势相比于其他光电转换器件,光电倍增管具有以下优势:•高灵敏度:光电倍增管能够将微弱的光信号放大到可测量范围内,具有极高的灵敏度。
•宽动态范围:光电倍增管能够在大范围的光强下工作,具有较宽的动态范围。
•快速响应:光电倍增管具有快速的响应时间,能够处理高速的光信号。
•低噪声:光电倍增管的噪声水平较低,使得测量结果更加准确。
5. 光电倍增管的结构光电倍增管的基本结构分为以下几部分:•光阴极:将光信号转换为光电子信号的部分。
光电倍增管的原理
光电倍增管是一种用于检测和放大微弱电信号的电子元件。
它在接收端接收一个微弱的电信号,并将其放大多次,从而将信号放大到可以进行数字处理或分析的程度。
光电倍增管的原理是利用半导体器件的光电效应,使接收到的微弱电信号能够被放大多次。
光电倍增管由三个部分组成:接收端、放大端和输出端。
接收端接收微弱的电信号,然后通过半导体器件的光电效应,将电信号转换成光信号。
在放大端,光信号经过电子器件的多次放大,然后再转换成电信号,直至达到可以进行数字处理或分析的程度。
最后,电信号会从输出端输出。
光电倍增管的优点在于可以将微弱的信号放大多次,从而达到可以进行数字处理或分析的程度。
此外,它可以减少外界噪声对信号的影响,使信号更加清晰。
另外,光电倍增管可以实现对信号的快速响应,并且可以实现高精度的检测。
光电倍增管是一种用于检测和放大微弱电信号的有效元件,它可以有效地将微弱电信号放大多次,从而达到可以进行数字处理或分析的程度。
由于它的优点,光电倍增管已经在许多现代电子设备中得到了广泛应用,如汽车、工业控制、航空航天等领域。
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。
文中以北京滨松光子技术有限公司生产的R/CR系列产品为代表,介绍光电倍增管的一般原理、使用特性及其应用。
并特别给出了在各种领域所适用的光电倍增管的型号。
关键词:光子技术光电倍增管使用特性1 概述光电子应用技术是一门新兴的高新技术,当前还处于发展阶段。
相信它在21世纪必将有重大创新并迅速崛起。
光电子技术产业也必将发展成为一种新兴的知识经济,从而在新兴技术领域形成巨大的生产力。
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。
图1所示为端窗型光电倍增管的剖面结构图。
: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(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。
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。
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。
3.2 按电子倍增系统分类光电倍增管之所以具有优异的灵敏度(高电流放大和高信噪比),主要得益于基于多个排列的二次电子发射系统的使用。
它可使电子在低噪声条件下得到倍增。
电子倍增系统,包括8~19极的叫做打拿极或倍增极的电极。
现在使用的光电倍增管的电子倍增系统有以下8类:a.环形聚焦型环型聚焦型结构主要应用于侧窗型光电倍增管中,其主要特点是结构紧凑和响应快速。
b.盒栅型这种结构包括一系列的1/4圆柱形的倍增极,并因其具有相对简单的倍增极结构和良好的一致性而被广泛应用于端窗型光电倍增管中,但在某些应用场合,它的时间响应略显缓慢。
c.直线聚焦型直线聚焦型光电倍增管以其极快的时间响应而被广泛应用于对时间分辨率和线性脉冲要求较高的研究领域以及端窗型光电倍增管中。
d.百叶窗型百叶窗型结构的倍增极可以较大,能够应用于大阴极的光电倍增管中。
这种结构的一致性比较好,有大的脉冲输出电流。
多应用于对时间响应要求不高的场合。
e.细网型该结构有封闭的精密组合网状倍增级,因而具有极强的抗磁性、一致性和脉冲线性输出特性。
另外,在使用交叠阳极或多极结构输出的情况下,还具有位置灵敏的特性。
f.微通道板(MCP)型MCP微通道板型光电倍增管是将上百万的微小玻璃管(通道)彼此平行地集成为薄形盘片状而形成的。
这种结构的每个通道都是一个独立的电子倍增器。
MCP比任何分离电极的倍增极结构都具有超快的时间响应,并且当采用多阳极输出结构时,这种结构的光电倍增管在磁场中仍具有良好的一致性和极强的二维探测能力。
g.金属通道型金属通道型是滨松公司采用独有的机械加工技术所创造的紧凑型阳极结构,其各个倍增极之间的狭窄通道空间特性使其比任何常规结构的光电倍增管都具有更快的时间响应速度。
金属通道型光电倍增管适用于位置灵敏度要求比较高的探测方面。
h.混合型混合型是将上述结构中的两种结构相互混合而形成的复合型结构。
混合结构的倍增极一般都可以发挥各自的优势。
4 使用特性4.1 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。
图4给出了双碱光电倍增管(其光阴极材料为Sb-Rb-Cs和Sb-K-Cs)的典型光谱响应曲线。
4.2 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)。
4.3 电流放大(增益)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。
4.4 阳极暗电流光电倍增管在完全黑暗的环境下仍有微小的电流输出。
这个微小的电流叫做阳极暗电流。
它是决定光电倍增管对微弱光信号的检出能力的重要因素之一。
4.5 磁场影响大多数光电倍增管会受到磁场的影响,磁场会使光电倍增管中的发射电子脱离预定轨道而造成增益损失。
这种损失与光电倍增管的型号及其在磁场中的方向有关。
一般而言,从阴极到第一倍增极的距离越长,光电倍增管就越容易受到磁场的影响。
因此,端窗型尤其是大口径的端窗型光电倍增管在使用中要特别注意这一点。
4.6 温度特点降低光电倍增管的使用环境温度可以减少热电子发射,从而降低暗电流。
另外,光电倍增管的灵敏度也会受到温度的影响。
在紫外和可见光区,光电倍增管的温度系数为负值,到了长度截止波长附近则呈正值。
由于在长波截止波长附近的温度系数很大,所以在一些应用中应当严格控制光电倍增管的环境温度。
4.7 滞后特性当工作电压或入射光发生变化之后,光电倍增管会有一个几秒钟以几十秒钟的不稳定输出过程,在达到稳定状态之前,输出信号会出现一些微过脉冲或欠脉冲现象。
这种滞后特性在分光光度测试中应予以重视。
滞后特性是由于二次电子偏离预定轨道和电极支撑架、玻壳等的静电荷引起的。
当工作电压或入射光改变时,就会出现明显的滞后。
对此,北京滨松公司侧窗型光电倍增管采用了“抗滞后设计”方案,实际上已经很好地消除了这种滞后现象。
5 光电倍增管的应用光吸收和光发射应用所适用的光电倍增管的型号选择及特性一、利用光吸收原理1.紫外/可见/近红外光光度计为确定样品物质的量,可采用连续光谱对物质进行扫描,并利用光电倍增管检测光通过被测物前后的强度,即可得到被测物质的光吸收程度,从而计算出物质的量光电倍增管特性:宽光谱响应;高稳定性;低暗电流;高子效率;低滞后效应;较好偏光特性适用管型:R212,R374,R376,R928,R955,R1463,R1477,R3896,R6356,R6357,CR114,CR1312.原子吸收分光光度计分析各种元素时,需要专用的元素灯来照射燃烧并将雾化分离成厚子状态的被测物质制成样品,用光电倍增管检测光被吸收的强度,您与预先得到的标准样品进行比较光电倍增管特性:同上适用管型:R928,R955,CR1313.旋光仪、糖度计旋光仪、糖度计是测定物质旋光度的仪器,通过肇光度的测定,可以分析物质的浓度、含量及纯度等光电倍增管特性:高稳定性;低蝉电流;低滞后效应;较好偏光特性适用管型:R142(GDB142);R221(GBD221)二、利用发光原理1.发光分光光度计样品接收外部照射后会发光,用单色器将这种光特征光谱线显示出来,并用光电倍增管探测是否存在及其强度,可定性或定量检测样品中的各元素光电倍增管特性:高灵敏度;高稳定性;低音电流适用管型:IP28,R106,R166,R212,R759,R6350,R6351,R6352,R6354,R6356,R6355,R4220,R7311,CR114,CR1312.荧光分光光度计用光电倍增管检测荧光强度及光谱特性,可性或定时地分析样品中的成份光电倍增管特性:同上适用管型:R928,R1527,R3788,R4220,R6353,R6358,CR1313.拉曼分光光度计由于拉曼发光极其微弱,因此检测工作需要复杂光路系统,且采用单光子计数法光电倍增管特性:高量子效率;低暗电流;罗的单光子分辨能力适用管型:R943-02、R649,R1463P,R2949,CR129,CR1304.其他液相或气相色谱、X光衍射仪、X光荧光分析电子显微镜光电倍增管特性:同上适用管型:IP21,R647,R580,R647-01,R1166,R3788,R6095其它应用领域所适用的电倍增管的型号选择及特性1.质量光谱学与固体表分析光电倍增管特性:高稳定性、高电流增益、低暗电流适用管型:R474/515/595/596/2362/51502.环境监测、尘埃粒子计数器光电倍增管特性:低噪声、低毛刺、高量子效率适用管型:IR21、R105/647/3788/6350、CR1143.浊度计光电倍增管特性:低暗电流、低峰值噪声、高量子效率适用管型:IR21、R105/1924/63504.生物技术,细胞分类仪光电倍增管特性:高量子效率、高稳定性、低暗电流适用管型:R928/1477/2368/3788/6353/6358/CR1315.γ相、正电子CT光电倍增管特性:高能量辨率、高管恶性循环较好均匀性适用管型:R1307/6231/6237、CR119、R1450/1548/1635/5800/5900/64276.液体闪烁计数光电倍增管特性:高量子效率、快速时间响应、高脉冲线性适用管型:R331、CR129/1357.临床放射免疫检查(RIA);临床酶标免疫检查(EIA);临床荧光化学发免疫检测光电倍增管特性:高量子效率、高稳定性、低暗电流适用管型:R647/1166/1924/5611、CR105/120、R928/4220/6350/6357、CR131、R1925/1463/647、CR110/120、IP21/288.X光时间计光电倍增管特性:高灵敏度、高稳定性、低暗电流适用管型:R105/913A/63509.射线测量仪光电倍增管特性:稳定性、本底噪声、好坪特性适用管型:R647/1635/1924、CR119/120/129/13310.资源调查,石油测井应用光电倍增管特性:稳定性、抗震、较好的坪特性适用管型:1281/1288/3991/417711.工业计测,厚度计光电倍增管特性:宽动态范围,高能量辨率适用管型:R580/329/647/6231、CR120、129、CH126 12.半导体元件检测系统光电倍增管特性:高量子效率、低峰值噪声、较好均匀性适用管型:R647/928/1463/3896、CR115/13113.摄影印刷、彩色扫描光电倍增管特性:高稳定性、低噪声滞后、高量子效率适用管型:R212/905/1463/1924/3811、CR110/114/11514.辐射计数器光电倍增管特性:时间响应好、小型化,抗磁场适用管型:R647/1166/1450/1635、CR11515.TOF计数器光电倍增管特性:时间响应好、小型化,抗磁场适用管型:R1828/1450/1635/2083/4998/5800/592416.契伦柯夫计数器光电倍增管特性:高量子效率、高分辨力、高增益、抗磁性适用管型:R1584/2059/2256/5113/592417.热量计光电倍增管特性:脉冲好,高分辨力,高稳定性,抗磁性适用管型:R329/580/5924/609118.中微子、正电子衰变实验光电倍增管特性:大直径、高稳定性、低暗计数、时间响应好适用管型:R5912/3600-0219.宇宙线检测、宇宙线空气浴计数器光电倍增管特性:大直径、高稳定性、低暗计数、时间响应好适用管型:R329/580/1166/1828/6091、CR115/12920.天体X线检测、星际尘埃测定光电倍增管特性:高能量分辨率、耐振动冲击适用管型:R2486/R976/1080/6834/6835/683621.激光雷达、大气观察光电倍增管特性:低暗计数、高电流增益,快速时间响应适用管型:R3234/3237/3809/591622.荧光寿命测定、分子结构研究光电倍增管特性:低暗计数、高电流增益,快速时间响应适用管型:R3809U系列、R5916U系列23.等离子体探测光电倍增管特性:高量子效率、高微弱光检测效率,可以作动作适用管型:R636-10*R943-02,CR129、CR1356 使用注意事项在使用光电倍增管时,应特别注意以下几点:(1)光电倍增管的工作电压可能造成电击,在仪器设计中应适当地设置保护装置。