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光电倍增管选型报告

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光电倍增管选型报告
一、 目的
目前我们kemilo仪器上使用的，日本滨松的H10721-210光电倍增系统具有体积小巧，集成度高，灵敏度高，控制简单等特点，其最大的缺点在于
价格昂贵。经过一段时间的寻找，找到以下几款可供选择的方案，现将他们的主要性能指标列出，供大家选择。

厂家型号 参数 北京滨松 CR110(端窗) 南京永纪\华东 GDB-443(端窗) 南京永纪 Y4432(端窗) 日本滨松 R647(端窗) 北京滨松 南京永纪\华东IP28(侧窗) 北京滨松 R212UH 日本滨松（现在使用
的）H10720-210
(光电倍增模块)
外形尺寸（mm3） ∮*112 ∮*114 ∮*114 ∮14*84 ∮*94 ∮*94 50*18*22

光谱响应范围 300-650nm 300-670nm 300-670nm 300-670nm 170-650nm 170-650nm 230-700nm
最大响应波长 420nm 400nm 400nm 440nm 390nm 390nm 400nm
光阴极 双碱光阴极 双碱光阴极

阴极最小有效尺寸 ∮25mm ∮25mm ∮25mm ∮9mm 8*24mm 8*24mm ∮8mm

阳极脉冲上升时间 14ns 14ns
电子渡越时间 30ns
22ns
适用管座 E678-14C
E678-11A E678-11A
阳极与阴极间的电压 1500Vdc 2000Vdc 2000Vdc 1000Vdc 1250Vdc 1250Vdc

平均阳极电流
环境温度范围
-30～+50℃ -30～+60℃ -30～+60℃ -30+50 ℃ -80～+50℃ -30+50 ℃
5～50℃
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阴极光照灵敏度：SK 最小 60 uA/Lm典型 95 uA/Lm 最小30 uA/Lm典型 70 uA/Lm 最小60 uA/Lm典型 80 uA/Lm 最小40uA/Lm典型60 uA/Lm 最小25 uA /Lm 典型 40 uA /Lm 最小30 uA /Lm 典型 50 uA /Lm 最小100 uA /Lm
典型 135 uA /Lm

阳极光照灵敏
度：SP
最小100A/Lm 典型200A/Lm 最小100 uA/Lm典型 1000uA/Lm 最小150 uA/Lm典型 400uA/Lm 最小30A/Lm 典型120A/Lm 最小50A/Lm 典型400A/Lm 最小1000A/Lm 典型1500A/Lm 最小100A/Lm

典型270A/Lm

阳极暗电流：IDB （避光30分钟） 典型2nA 最大10nA 典型2nA 最大10nA 典型2nA 最大10nA 典型5nA 最大15nA 典型5nA 最大30nA 典型1nA 最大10nA 典型1nA
最大10nA

倍增级数 11级 11级 11级 10级 9级 9级
电流增益 *106 *106 *106 2*106 1*107 1*107 4*106
零售价格 约1400RMB 约900RMB 约1300RMB 约1800RMB 约850RMB 约7000RMB
注：
H10720-210是光电倍增模块无需配高压电源和电磁屏蔽。

二、 关于光电倍增管的电源
厂家型号 参数 北京滨松 cc228-09Y 咸阳威思曼 西安力高电子科技 HVW12P-1200PR
外形尺寸（mm3） *25*12 ** 36*27*18
输入电压范围（V） 12± 12±1 12
输入电流 TYP（mA） 空载 20
加载 200 250
输出电压范围（V） 0～-1250 0～1200 50-1200
输出电流（mA） 1 1

输入调整率TYP（%）
负载调整率TYP（%）
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纹波（峰-峰） %
5mV 60mv
输出电压控制方式 控制电压（0～+5V） 控制电阻（50K±） 控制电压(0-10V)

控制端输入阻抗 80K
输出电压计算 （控制电压*250）±%
温度系数（%oC）
重量 31g

保护功能
当输入电压或控制电压反向、 过载、输出短路时产生保护 短路保护和电弧放电保护

工作温度（oC） 0-40
0-45 -20~55
报价 RMB320(17% VAT)
RMB335(17% VAT) RMB120

三、 关于磁屏蔽
CR110北京滨松有相对应的管座和磁屏蔽套提供，每套价格在250RMB左右。另外磁屏蔽罩，可采用自制或加工，坡莫合金（镍-铁）套来实现。

四、 初步结论
从性能、使用普遍性、价格、采购难易度等方面综合考虑，建议端窗使用北京滨松的CR110，侧窗可使用通用型的IP28。
初次实验使用北京滨松配套的电源和磁屏蔽罩。
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1. Question：PMT的侧窗与端窗各有何有劣？
Answer：侧窗型光电倍增管的单价比较便宜（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。

Q：在体外诊断仪器上应用侧窗型更具性能和成本上的优势？
A：侧窗型相对端窗型工作电压较低,具有较高的灵敏度，但性能一致较差。咨询过张工, 侧窗型光电倍增管由于安装问题，虽然单管可以省几百，会造成整体结构偏大，但不
利于整体成本的压缩。

2. Q：侧窗是否有利于降低仪器产品高度？
A：咨询过张工,侧窗的安装方式不利于仪器体积的减小。

3. Q：高压电源的关键指标是哪个？
A：高压电源的输出电压稳定性直接关系到光电倍增管的放大倍数。输出电流、输入调整率、负载调整率、纹波应是关键性指标。

4. Q：高压电源怎样影响PMT系统的性能？
A：光电倍增管的放大倍数与工作电压关系很大, 电源的稳定度一般要比放大倍数的稳定度高7一10 倍,如果放大倍数的稳定度要求l% ,电源的稳定度要求 %。至于电源电压
的调节范围, 由于快速管和高温双碱阴极管的工作电压比较高, 所以电源电压的调节范围一般要求在1500一2500 伏，其它管子的工作电压比较低, 电源电压调节范围一般要求在
5 0 一15 00伏。
对电源输出电流的要求, 对快速管一般要求电源的输出电流比较大, 例如1一2 毫安。对能谱和光度等方面应用的管子, 电源输电流可以比较小。便携式仪表中应用的管子，
输出电流可以更小些。
电源的极性通常有两种: 一种是负高压,另一种是正高压, 各有其优缺点, 应根据具体应用场合来选择。
采用负高压时阳极接近于地电位, 这样对直流光信号的测量或快速光信号的观测极为方便，小电流放大器或高频同轴电缆可直接与阳极相连, 高频传输特性好但这时阴极处于
高电位, 管壳附近处于地电位的导体，可能引起管子的暗电流和噪声的增大, 增加管子工作的不稳定性因此最好在管壳上裹上一层金属, 并将它连接到阴极电位上。
采用正高压供电可以使管子有较低和稳定的暗电流, 但由于阳极处于高电位, 管子输出与记录电路之间需连接一耐高压的隔直电容, 输出电路的分布参数增大, 影响高频传输
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特性。由于负高压供电比较简单, 通常多采用负高压，个别情况下,当要求某一倍增极输出信号时也可采用倍增极接地, 这时采用的高压电源是浮置的.
5. Q：PMT裸管价格能否降至一千元以下？
A：性能好一些的端窗如CR110有些困难,性能一般的如南京永纪GDB-443报价为900，侧窗的价格也较为便宜。

Q：整套光子计数组件在批量时能否控制在千元以下？
A：可以北京滨松CR110和
南京永纪\华东GDB-443各买一套进行测试，如果GDB-443性能符合要求，批量价格应该可以控制的较低。

报告人：徐阳

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技术报告

技术报告

光电管模块的设计光电倍增管（PMT）是一种具有极高灵敏度和超快时间响应的真空电子管类光探测器件，用于各种微弱光的测量。

宾松公司年产光电倍增管24万支，占世总产量的1/3，80%销往国外，在国内占有90%以上的市场。

公司“R212、R105光电倍增管”产品被北京市新技术产业开发实验区评为“拳头产品”。

“多碱电阴极”产品获国家专利证书。

本设计中，采用的光电管是日本宾松电子生产CR105-01型光电倍增管。

图一、宾松CR105型光电管图二、宾松CR105型光电管参数表宾松电子中，CC系列高压电源是专门为光电倍增管设计制作的模块化高压电源，具有长期稳定性好、输入电压适应性宽、输出精度高、输出响应好等特点。

而在本系统设计中，采用的了宾松电子的CC228-01Y型高压电源。

为整个系统提供了稳定的电源支持。

以下是设计的高压和光电管系统的原理图和PCB图：图三、高压和光电管系统的原理图图四、高压和光电管系统PCB图放大器的设计由于光电管输出的是一种将光放大之后释放出来的电流，是一种幅值信息，所以用电荷灵敏形式的放大电路。

电荷灵敏形式的放大电路的典型接法如图一所示图一、电流放大电路器的典型电路理论上f R 越大，放大倍数越大，上升时间也由f R 、f C 决定。

但如果f R 是高阻的话，将产生较大的对地的分布电容，这样将会影响电路的上升时间。

资料表明：在高灵敏度时常用1210Ω高阻，这时1pf 的分布电容就可以造成3s 的上升时间。

所以为了避免用高阻，又要保证较大的放大倍数和响应速度。

要对电路进行改进，提高响应速度的方法是引入反馈。

另外，T 型网络可使较小的反馈电阻获得较高的灵敏度。

同时，由于f R 的存在可消除放大器输入端电容对电路的影响，所以在设计中，前几放大采用这样的电路，这时的输入输出关系为：i f I R R R V ⨯+⨯-=)/1(120本设计中，f R 取10K ，1R 取100，2R 取10K ，前几放大倍数有610数量级，再加上后级电路，即可对信号进行有效的放大。

光电倍增管

光电倍增管

附录二光电倍增管K——光阴极；F——聚焦极；D1～D10——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)。

光电倍增管简介及使用特性

光电倍增管简介及使用特性

光电倍增管简介及使用特性我们做化学发光的仪器检测部分都是用光电倍增管来检测我们化学反应所发出的微弱的光信号，我在这里给大家介绍一下光电倍增管的一些参数，仅供大家参考。

介绍今天我们使用的光电器件中，光电倍增管(PMT)是一种具有极高灵敏度和超快时间响应的光探测器件。

典型的光电倍增管如图1所示，在真空管中，包括光电发射阴极(光阴极)和聚焦电极、电子倍增极和电子收集极(阳极)的器件。

当光照射光阴极，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，通过进一步的二次发射得到倍增放大。

放大后的电子被阳极收集作为信号输出。

因为采用了二次发射倍增系统，光电倍增管在可以探测到紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电探测器件中具有极高的灵敏度和极低的噪声。

光电倍增管还有快速响应、低本底、大面积阴极等特点。

下面将讲解光电倍增管结构的主要特点和基本使用特性。

结构一般，端窗型(Head-on)和侧窗型(Side-on)结构的光电倍增管都有一个光阴极。

侧窗型的光电倍增管，从玻璃壳的侧面接收入射光，而端窗型光电倍增管是从玻璃壳的顶部接收入射光。

通常情况下，侧窗型光电倍增管价格较便宜，并在分光光度计和通常的光度测定方面有广泛的使用。

大部分的侧窗型光电倍增管使用了不透明光阴极(反射式光阴极)和环形聚焦型电子倍增极结构，这使其在较低的工作电压下具有较高的灵敏度。

端窗型(也称作顶窗型)光电倍增管在其入射窗的内表面上沉积了半透明光阴极(透过式光阴极)，使其具有优于侧窗型的均匀性。

端窗型光电倍增管的特点还包括它拥有从几十平方毫米到几百平方厘米的光阴极。

端窗型光电倍增管中还有针对高能物理实验用的，可以广角度捕集入射光的大尺寸半球形光窗的光电倍增管。

电子倍增系统光电倍增管的优异的灵敏度(高电流放大和高信噪比)得益于基于多个排列的二次电子发射系统的使用，它使电子低噪声的条件下得到倍增。

电子倍增系统包括从8至19极的被叫做打拿极或倍增极的电极。

光电倍增管资料

光电倍增管资料

端窗型光电倍增管管座图典型光谱响应曲线管座 E678-12L管座 E678-13FCR185，CR115CR260推荐电压分配比K:阴极 Dy：倍增极 P：阳极端窗型光电倍增管外形图（单位mm）CR110,CR187,CR125,CR186,CR124CR109管座图典型光谱响应曲线管座 E678-14CCR125，CR110，CR186，CR187，CR124推荐电压分配比K:阴极 Dy：倍增极 P：阳极端窗型光电倍增管外形图（单位mm）CR161CR161-01CR167CR284管座图典型光谱响应曲线管座 E678-12A管座 CE243CR161，CR161-01CR167CR284推荐电压分配比K:阴极 Dy：倍增极 P：阳极端窗型光电倍增管备注：CR194的SPB最小值3，典型值8外形图（单位mm）CR173CR194CR105,CR135，CR169管座图典型光谱响应曲线CR169 典型坪曲线管座 E678-15B/CE306管座 E678-14WCR105，CR135，CR169CR173CR194推荐电压分配比K:阴极 Dy：倍增极 P：阳极计数率(c p s )端窗型光电倍增管外形图（单位mm）CR159CR160-01典型光谱响应曲线CR159,CR160-01推荐电压分配比K:阴极 Dy：倍增极 P：阳极阴极辐射灵敏度(m A / W )量子效率(%)波长(nm)100100.10.01管座图管座 E678-14W端窗型光电倍增管外形图（单位mm）CR119CR165管座图管座 E678-14W管座 E678-15BCR165CR119推荐电压分配比K:阴极 Dy：倍增极 P：阳极典型光谱响应曲线。