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)。
光电倍增管使用方法
光电倍增管使用方法光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT）是一种能够将光信号转换成电信号的敏感器件，具有高增益、高灵敏度和快速响应的特点。
它被广泛应用于科学研究、医学诊断、核物理、生物化学等领域。
下面将详细介绍光电倍增管的使用方法。
1.环境准备：在使用光电倍增管之前，首先需要准备好适宜的工作环境。
由于光电倍增管对光线十分敏感，因此要确保实验室或工作场所的光线相对较暗。
此外，还需要确保环境的温度、湿度等参数符合光电倍增管的工作要求。
2.连接电路：在使用光电倍增管之前，需要将光电倍增管与相应的电路连接起来。
光电倍增管通常包括阳极、阴极、光阴极等部分。
需要将阴极接地，让阳极与相应的高压电源相连。
此外，还需要将光阴极与光源相连。
3.调整高压电源：光电倍增管需要较高的工作电压才能正常工作。
一般来说，工作电压可在600-1600V之间调整。
在调整高压电源时，需要慢慢提高电压，并通过观察输出信号的强度和稳定性来判断是否达到了最佳的工作电压。
如果电压过高或过低，都可能会导致信号的失真或降低增益。
4.做好屏蔽措施：由于光电倍增管对外界的电磁干扰非常敏感，因此需要采取一定的屏蔽措施来避免或减少干扰。
可以选择使用金属屏蔽箱将光电倍增管包裹起来，或者在周围设置金属屏蔽罩等措施来减少外界的电磁辐射。
5.测试光源：在进行实际的测量之前，需要对所使用的光源进行测试和标定。
可以使用一块稳定的参考光源，并使用相应的光功率计来测量光源的功率。
通过比较标定光源的输出信号和待测光源的输出信号，可以得到待测光源的光功率。
6.测试和记录数据：在进行实际测量之前，需要先对光电倍增管进行测试。
可以将光源放置在光电倍增管的前方，并通过调节高压电源和滤光器等参数来获得较好的信号。
在测量过程中，可以记录下输入信号和输出信号的电压或电流值，并计算和记录下相应的增益。
7.分析数据：在测量完成后，需要对记录的数据进行分析和处理。
可以通过绘制输入信号和输出信号的关系图，来确定光电倍增管的增益和线性范围等参数。
光电倍增管简介
光电倍增管简介1. 光电倍增管的结构和工作原理由光阴极、次阴极(倍增电极)以及阳极三部分组成。
光阴极是由半导体光电材料锑铯做成；次阴极是在镍或铜-铍的衬底上涂上锑铯材料而形成的，次阴极多的可达30级；阳极是最后用来收集电子的，收集到的电子数是阴极发射电子数的105~106倍。
即光电倍增管的放大倍数可达几万倍到几百万倍。
光电倍增管的灵敏度就比普通光电管高几万倍到几百万倍。
因此在很微弱的光照时，它就能产生很大的光电流。
2. 光电倍增管的主要参数（1）倍增系数M 倍增系数M等于n个倍增电极的二次电子发射系数δ的乘积。
如果n个倍增电极的δ都相同，则M=1因此，阳极电流I 为i —光电阴极的光电流光电倍增管的电流放大倍数β为M与所加电压有关，M在105~108之间，稳定性为1％左右，加速电压稳定性要在0.1％以内。
如果有波动，倍增系数也要波动，因此M具有一定的统计涨落。
一般阳极和阴极之间的电压为1000~2500V，两个相邻的倍增电极的电位差为50~100V。
对所加电压越稳越好，这样可以减小统计涨落，从而减小测量误差。
光电倍增管的特性曲线（2）光电阴极灵敏度和光电倍增管总灵敏度一个光子在阴极上能够打出的平均电子数叫做光电倍增管的阴极灵敏度。
而一个光子在阳极上产生的平均电子数叫做光电倍增管的总灵敏度。
光电倍增管的最大灵敏度可达10A/lm，极间电压越高，灵敏度越高；但极间电压也不能太高，太高反而会使阳极电流不稳。
另外，由于光电倍增管的灵敏度很高，所以不能受强光照射，否则将会损坏。
（3）暗电流和本底脉冲一般在使用光电倍增管时，必须把管子放在暗室里避光使用，使其只对入射光起作用；但是由于环境温度、热辐射和其它因素的影响，即使没有光信号输入，加上电压后阳极仍有电流，这种电流称为暗电流，这是热发射所致或场致发射造成的，这种暗电流通常可以用补偿电路消除。
如果光电倍增管与闪烁体放在一处，在完全蔽光情况下，出现的电流称为本底电流，其值大于暗电流。
光电倍增管
光电倍增管维基百科，自由的百科全书跳转到：导航, 搜索光电倍增管（Photomultiplier，简称PMT），是一种对紫外光、可见光和近红外光极其敏感的特殊真空管。
它能使进入的微弱光信号增强至原本的108倍，使光信号能被测量。
[编辑]工作原理光电倍增管示意图光电倍增管是由玻璃封装的真空装置，其内包含光电阴极 (photocathode)，几个二次发射极 (dynode)和一个阳极。
入射光子撞击光电阴极，产生光电效应，产生的光电子被聚焦到二次发射极。
其后的工作原里如同电子倍增管，电子被加速到二次发射极产生多个二次电子，通常每个二次发射极的电位差在 100 到 200 伏特。
二次电子流像瀑布一般，经过一连串的二次发射极使得电子倍增，最后到达阳极。
一般光电倍增管的二次发射极是分离式的，而电子倍增管的二次发射极是连续式的。
[编辑]应用光电倍增管集高增益，低干扰，对高频信号有高灵敏度的优点，因此被广泛应用于高能物理、天文等领域的研究工作，与及流体流速计算、医学影像和连续镜头的剪辑。
雪崩光电二极管（Avalanche photodiodes，简称APDs）为光电倍增管的替代品。
然而，后者仍在大部份的应用情况下被采用。
光电管与光电倍增管编辑词条分享将微弱光信号转换成电信号的真空电子器件。
光电管通常用于自动控制、光度学测量和强度调制光的检测。
如用于保安与警报系统、计数与分类装置、影片音膜复制与还音、彩色胶片密度测量以及色度学测量等。
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像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。
光电管与光电倍增管构造和原理光电管由真空管壳内的光电阴极和阳极所构成（图中a）。
光电倍增管 硅光电二极管
光电倍增管硅光电二极管光电倍增管和硅光电二极管是光电器件中常见的两种类型，它们在不同的应用领域具有重要的作用。
本文将从原理、结构、特点以及应用等方面对光电倍增管和硅光电二极管进行详细介绍。
一、光电倍增管光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT）是一种能将微弱光信号转化为可观测电信号的器件。
它的原理基于二次电子发射效应，通过多级倍增机制将光电子放大到可测量的程度。
光电倍增管的结构由光阴极、多级倍增部件和收集极组成。
光阴极负责将光信号转化为光电子，而倍增部件则负责将光电子经过多级倍增，放大成可观测的电信号。
最后，收集极将放大后的电信号收集起来。
光电倍增管具有以下特点：1. 高增益：光电倍增管能够将微弱的光信号放大到可观测的程度，具有很高的增益。
2. 宽波长响应范围：光电倍增管对不同波长的光信号都具有较好的响应能力，能够应用于广泛的光学系统中。
3. 快速响应速度：光电倍增管的响应速度很快，能够用于高速信号检测和计量应用。
4. 低噪声：光电倍增管的噪声水平较低，能够保证信号的清晰度和准确性。
光电倍增管在许多领域中都有广泛的应用，如科学实验、荧光光谱、核物理实验、医学成像等。
二、硅光电二极管硅光电二极管是一种利用硅材料制成的光电器件，能够将光信号转化为电信号。
它的原理基于光电效应，光子入射到硅材料上，产生光生载流子，从而形成电流。
硅光电二极管的结构由PN结和光敏区组成。
当光照射到光敏区时，光子的能量会激发光敏区内的电子和空穴，形成电流。
PN结的引入可以提高光电二极管的响应速度和灵敏度。
硅光电二极管具有以下特点：1. 高灵敏度：硅光电二极管对光信号具有很高的灵敏度，能够检测到微弱的光信号。
2. 快速响应速度：硅光电二极管的响应速度很快，能够用于高速信号检测和通信应用。
3. 宽波长响应范围：硅光电二极管对可见光和红外光信号都具有较好的响应能力。
4. 低噪声：硅光电二极管的噪声水平较低，能够保证信号的清晰度和准确性。
光电倍增管
光电倍增管1 概述光电倍增管（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。
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。
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（si de-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。
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。
光电倍增管和硅光电倍增管
光电倍增管和硅光电倍增管
光电倍增管（Photo Multiplier Tube，简称PMT）是一种高灵敏度的光电探测器件，能够将微弱的光信号转化为电信号，广泛应用于光子计数、弱光探测、核医学等领域。
光电倍增管由光电阴极、倍增极和阳极组成，其核心部分是光电阴极和倍增极。
当光子入射到光电阴极上时，会激发出光电子，这些光电子在倍增极上经过多次倍增后，最终到达阳极，输出电信号。
硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier，简称SiPM）是一种新型的光电探测器件，是二十世纪九十年代末发明的一种基于PN结的传感器。
它由多个雪崩二极管（APD）并联组成，具有增益高、灵敏度高、偏置电压低、对磁场不敏感、结构紧凑等特点。
硅光电倍增管的工作原理是当光子入射到硅光电倍增管的敏感区域时，会产生光电子，这些光电子在雪崩二极管中经过电场加速后与半导体晶体发生碰撞，激发出更多的电子，这些电子再经过电场加速后继续碰撞，形成雪崩效应，最终产生大量的电子和空穴，输出电信号。
硅光电倍增管与光电倍增管的区别：
1.材料不同：硅光电倍增管使用的是硅材料，而光电倍增管使用的是玻璃材料。
2.结构不同：硅光电倍增管是由多个雪崩二极管并联组成，而光电倍增管是由光电阴极、倍增极和阳极组成。
3.增益不同：硅光电倍增管的增益通常比光电倍增管更高，可以达到数千倍甚至更高。
4.尺寸不同：硅光电倍增管通常比光电倍增管更小，更便于集成和使用。
总之，硅光电倍增管是一种基于PN结的新型光电探测器件，具有高灵敏度、高分辨率和高稳定性等特点，适用于多种领域的光电探测和测量。
光电倍增管
1）电源电压稳定性的要求 目前已有光电倍增管专用的电源稳压块。 2）电阻链分压电阻的确定
若电阻链为均匀分压，则每个分压电阻的 阻值应相等。 因IR与IA是并联关系，要保证阳极电流最大 时流过电阻链的电流基本不变，这就要求 IR ≥ 10 IAm IR：电阻链的电流 IA ：阳极电流
a、线性范围宽
b、非线性： 空间电荷效应 倍增极的疲乏 负载过大
2、伏安特性
（1）工作范围线性好 （2）工作范围宽 饱和区的直线范围是PMT质量优劣的重要标志
3、时间特性及频率特性
a、时间特性 （1）渡越时间
（2）上升时间tr
（3）脉冲宽度
输出电流脉冲的半幅 值之间的时间宽度 （4）渡越时间散差
inA inT
2
2
4kTf 2eik fM 1 RL
2
5、NEP（灵敏阈）
噪声等效功率（NEP）表述倍增管阳极信号 与噪声有效值之比等于1时，入射于倍增管 光电阴极的光功率（通量）的有效值。即 IA/InA=1时，NEP=InA/SA
四、PMT的光电特性
1、光电特性
3、暗电流
4、噪声
主要有散粒噪声和负载电阻的热噪声。 １、散粒噪声 2 2
inA 2eik fM
1
原因：光电阴极光电发射的随机性；倍增极二次电 子发射的随机性 措施：精心设计，正确使用可以消除 ２、负载电阻的热噪声（主要噪声）inT 2 4 kT f RL 总的噪声电流为：
光电倍增管
arctan 1
Rg
arctan 1
Rd
负载电阻 工作亮电阻 暗电阻
光敏电阻偏置电压
在一定光照下，有一固定电流i流过光敏电阻，这个电流将在工 作电阻上产生热损耗功率
iu i2Rg
光敏电阻工作时不能超过额定的最大耗散功率，因此光敏电阻 工作在任何光照下都必须满足
i2Rg Pmax
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。
光电倍增管的玻壳上涂覆导电层并联接至阴极的称作“HA涂层”的服务。
4） 漏电电流
漏电电流源于光电倍增管的芯柱和管基、管座等，是暗电流的 一部分。尤其是当光电倍增管工作在较低电压和较低温度时其所占 暗电流成分愈大。光电倍增管的表面污染和水分附着造成漏电电流 增大，因此要尽量避免。在测定微弱电流时，要清洁、干燥芯柱、 管基、管座等。
这里的C为一常数，Vd为极间电压(加速电压) ，k为一由倍增极材料 及其几何Байду номын сангаас构决定的系数，其数值一般介于0.7和0.8之间。
总的电流增益为
C n VdKn
光电倍增管的输出信号特别地容易受到所加电压的波动的影响， 所以供电电压一定要有很好的稳定性、较小的纹波、漂移和温度系 数。
阳极暗电流
光电倍增管
光电倍增管
简介
光电倍增管是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。
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。二次发射倍增系统是最复杂的部分。打拿极 主要由那些能在较小入射电子能量下有较高的灵敏度和二次发射系数的材料制成。常用的打拿极材料有锑化铯、 氧化的银镁合金和氧化的铜铍合金等。打拿极的形状应有利于将前一级发射的电子收集到下一极。在各打拿极 D1、D2、D3…和阳极A上依次加有逐渐增高的正电压,而且相邻两极之间的电压差应使二次发射系数大于1。这样, 光阴极发射的电子在D1电场的作用下以高速射向打拿极D1,产生更多的二次发射电子,于是这些电子又在D2电场的 作用下向D2飞去。如此继续下去，每个光电子将激发成倍增加的二次发射电子，最后被阳极收集。电子倍增系统 有聚焦型和非聚焦型两类。聚焦型的打拿极把来自前一级的电子经倍增后聚焦到下一级去，两极之间可能发生电 子束轨迹的交叉。非聚焦型又分为圆环瓦片式（即鼠笼式）、直线瓦片式、盒栅式和百叶窗式。
倍增方式
PMT基础知识之一光电倍增管的工作原理特点及应用)解析
PMT基础知识之一光电倍增管的工作原理特点及应用)解析光电倍增管（Photomultiplier Tube，简称PMT）是一种能将光信号转化为电信号的光电转换器件。
它以其高增益、快速响应和低噪音等特点，在许多领域的光学测量中得到广泛应用，包括光谱分析、荧光检测、核物理实验等。
光电倍增管的工作原理是利用光电效应和二次电子倍增效应。
它由以下几个要素组成：光阴极、光增倍电极、聚焦电极、二极子结构和阳极。
光阴极是光电效应的关键部分，它所采用的材料通常是碱金属或多元化合物。
当光照射到光阴极上时，光子能量被转化为电子能量，从而产生光电子。
光电子经过电场的作用，被加速到光增倍电极上。
光增倍电极上有许多层金属环，称为光栅，它们可以运用电场将光电子逐级地加速，并在每一级都发生冲击电离，产生次级电子，使光电子数量逐级增加。
次级电子经过电场聚焦，被减震电极引导到二极子结构处。
二极子结构由多个层次的金属环组成，其中正极为阳极，负极为阴极。
次级电子在二极子结构上发生冲击电离，二次电子产生的数量比初始光电子数量更多。
最后，二次电子被加速到阳极上，产生电流信号。
该电流的幅度与初始光子的能量成正比。
这个信号经过放大和处理后，最终用于检测和测量。
光电倍增管的特点包括高增益、宽动态范围、快速响应和低噪音。
其高增益是由于倍增过程中的二次电子冲击电离效应，可以将一个光子转化为数千个电子。
它的宽动态范围可以处理从强光到弱光的广泛光强范围。
快速响应让光电倍增管适用于高速计数和时间分辨测量。
低噪音使得它对弱信号有很高的灵敏度。
光电倍增管在许多领域中得到广泛应用。
在光谱分析中，它可以用于光谱仪和分光仪的检测器。
在荧光检测中，光电倍增管可以提高荧光检测的灵敏度和信噪比。
在核物理实验中，它可以用于测量射线和粒子的强度和能量。
总结起来，光电倍增管的工作原理是通过光电效应和二次电子倍增效应将光信号转化为电信号。
它的特点包括高增益、宽动态范围、快速响应和低噪音。
光电倍增管
1、光电倍增管的结构和特性 2、光电倍管的工作过程 3、线性工作 4、伏安特性
光电倍增管的结构和特性
光电倍增管由光阴极接收射入光子的能量并将其 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。
光电倍管的工作过程
光电倍增管主要由光阴极K、倍增极D和阳极A组成
光电倍管的工作过程
当有光子入射到光阴极K上，只要光子的 能量大于光阴极材料的脱出功，就会有电子从 阴极的表面逸出而成为光电子．在K和D1之间 的电场作用下，光电子被加速后轰击第一倍增 极D1，从而使D1产生二次电子发射．每一个 电子的轰击约可产生3～5个二次电子，这样就 实现了电子数目的放大．D1产生的二次电子被 D2和D1之间的电场加速后轰击D2，……．这 样的过程一直持续到最后一级倍增极Dn.
线性工作
造成非线性的原因 （1）内因，即空间电荷，光电阴极的电阻 率，聚焦或收集效率等的变化； （2）外因，光电倍增管的输出信号电流在 负载电阻上的压降，对末级倍增极电压 产生的负反馈和电压的再分配，都可能 破坏输出信号的线性。
伏安特性
（a）阴极伏安特性 在入射到光电倍增管阴极面上的光 通量一定时，阴极电流与阴极和第一倍 增极之间的电压（称阴极电压）的关系 曲线叫阴极伏安特性，经研究，在阴极 电压较小时，阴极电流随着阴极电压的 增大而增加，直到阴极电压大于一定值 后，阴极电流才趋向饱和，且与入射光 通量成线性关系。
光电倍增管基础知识
光电倍增管基础知识(光电倍增管原理、结构及特性)1 光电倍增管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。
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。
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。
光电倍增管光强计算公式
光电倍增管光强计算公式摘要：1.光电倍增管简介2.光电倍增管光强计算公式3.公式推导与解释4.应用举例5.注意事项正文：光电倍增管（Photomultiplier Tube，简称PMT）是一种灵敏的光电转换器件，广泛应用于各种光电测量、生物医学、辐射检测等领域。
其原理是将光子转换为电子，并通过一系列倍增器将电子信号放大，最终输出一个与入射光强成正比的正电压信号。
本文将介绍光电倍增管的光强计算公式，并对公式进行推导与解释。
光电倍增管光强计算公式如下：I_out = I_in * (R_1 + R_2 + ...+ R_n)其中，I_out表示输出电流，I_in表示输入电流，R_1、R_2、...、R_n分别表示各级倍增器的倍增因子。
公式推导：光电倍增管的工作原理是光子与光电阴极发生光电效应，产生光电子。
光电子在电场作用下，经过一系列倍增器，电子数目逐级增加。
设光电阴极的光电流为I_1，经过第一级倍增后，电流变为I_2 = I_1 * R_1。
同理，经过第二级倍增后，电流变为I_3 = I_2 * R_2，以此类推，经过n级倍增后，输出电流I_out = I_n。
公式解释：光电倍增管的各级倍增器实际上是一个串联的电阻网络，每个倍增器的电阻值等于其倍增因子。
当光电流经过倍增器时，电子在电阻上消耗能量，转化为热能。
经过各级倍增后，剩余的能量转化为输出电流。
因此，输出电流与输入电流之间的关系可以用倍增因子的串联表示。
应用举例：假设一个光电倍增管经过3级倍增，各级倍增因子分别为2、4和8，输入电流为I_in = 100μA。
根据公式计算输出电流：I_out = I_in * (2 + 4 + 8) = 100μA * 14 = 1.4mA注意事项：1.倍增因子的选取应根据实际应用需求，过高或过低都可能影响光电倍增管的性能。
2.在使用光电倍增管时，应确保其工作在合适的电压范围内，以避免过载或欠载。
3.光电倍增管的光谱响应特性应与实际应用场景匹配，以保证测量准确性。
光电倍增管
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光电倍增管具体结构
3、倍增系统（Dynodes ） ：是指由各 、倍增系统（ 倍增极构成的综合系统， 倍增极构成的综合系统，各倍增极都是 二次电子发射体构成 构成。 由二次电子发射体构成。 要求： 要求：二次电子发射系数要大
倍增极分类： 倍增极分类 非聚焦型——只加速 非聚焦型 只加速 聚 焦 型——加速聚焦 加速聚焦
67Biblioteka 光电倍增管原理图原理图
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光电倍增管工作原理
光电倍增管（ 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。 制成的一种光电探测器件。其光电转换 分为光电发射 电子倍增两个过程 光电发射和 两个过程。 分为光电发射和电子倍增两个过程。 其工作原理如下图示。 其工作原理如下图示。
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光电倍增管
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一、光电倍增管组成及工作原理
光电倍增管组成 ——光窗（Input window ) 光窗（ 光窗 ——光电阴极 光电阴极(Photo cathode) 光电阴极 ——电子光学系统 电子光学系统 ——电子倍增系统 电子倍增系统(Dynodes) 电子倍增系统 ——阳极 阳极(Anode) 阳极
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各种倍增极的结构形式
a) 百叶窗式 b) 盒栅式 c) 直瓦片式 d) 圆瓦片式
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倍增系统分类——百叶窗式 百叶窗式 倍增系统分类
百叶窗式
φ
K
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 A D10
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倍增系统分类——盒栅式 盒栅式 倍增系统分类
盒栅式
φ
K
D2 D3
D6 D7
D10
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光电倍增管使用注意要点
不宜用强光， 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， 测交变光时，负载电阻不宜过大
简说光电倍增管的工作原理。
简说光电倍增管的工作原理。
光电倍增管，这个名字听上去是不是有点复杂？别担心，今天咱们就轻轻松松聊聊这个小家伙的工作原理，让它在我们眼前活灵活现地跳出来，嘿嘿。
想象一下，光电倍增管就像个超级无敌的“光子猎手”。
它的工作场景就像是一场热闹的派对，光子们就是那一颗颗闪亮的小星星，嗖嗖地飞来。
这个小管子里面有个“光电阴极”，就好比派对的DJ，负责吸引这些光子。
光子一来，啪！就被阴极给捕捉到了。
这个过程就像抓捕到了一只小蝴蝶，真是令人兴奋！一旦光子在阴极上“落脚”，它就会让阴极释放出电子，哇，这一刻，整个派对气氛瞬间火热起来！释放出的电子就像是喝了兴奋剂，开始疯狂地朝着下一个“派对场所”冲去。
这里有个叫做“倍增极”的地方，就像是派对上最热闹的舞池，电子们在这里“跳舞”，每跳一次，就会撞到更多的原子，释放出更多的电子，简直是“人多好办事”，这场派对越办越热闹。
随着越来越多的电子被释放，整个过程就好比一场雪球效应，越滚越大，越滚越精彩。
嘿，你能想象吗？这时的光电倍增管就像一颗绽放的烟花，瞬间变得光彩夺目，电流也随之强烈起来。
每个被释放出来的电子都在为整个系统贡献力量，形成强大的电流，就像一个个舞者，随着节拍在舞池里尽情摇摆，活力四射。
这时候，电流就被送到一个叫“输出电极”的地方。
哦，别小看这个地方，它就像是派对的出口，负责将热闹的气氛传递出去。
通过这个出口，电流就被转化成可以被我们的仪器检测到的信号，咻！信号就像飞出的烟花，闪闪发光。
整个过程简直就是一场光的盛宴，光子、电子、电流，层层叠叠，热闹非凡。
简单说，光电倍增管的神奇之处就在于，它能把微弱的光信号放大，变得清晰可见。
这就像在黑暗中找到了手电筒的开关，顿时明亮无比。
你可千万别小看这小小的光电倍增管，它可是现代科学实验和医学成像中不可或缺的好帮手，精准度和灵敏度都杠杠的，真的是技术的“小巨人”啊。
说到这里，咱们不妨想象一下，如果没有光电倍增管，很多实验就像是在黑暗中摸索，真是让人捉摸不透。
外光电效应：光电管、光电倍增管。内光电效应：光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管。光生伏特效应：光电池
外光电效应：光电管、光电倍增管。
内光电效应：光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管。
光生伏特效应：光电池
外光电效应是指光线照射在物体表面或界面上时产生的光电效应。
常见的外光电效应器件包括光电管和光电倍增管。
光电管是一种利用光电效应工作的真空电子器件。
光电管通过光电效应将光能转化为电能，从而产生电流。
光电管主要由一个光敏阴极和一个带正电压的阳极组成。
光电倍增管是一种基于光电效应的放大器件。
光电倍增管利用外光电效应，在光电阴极上的光电发射产生电子，然后通过倍增过程放大电子的数量，最终产生一个非常强的电流输出。
内光电效应是指光线照射在半导体材料内部时产生的光电效应。
常见的内光电效应器件包括光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管。
光敏电阻是一种光敏元件，其电阻值随着光照强度的变化而发生改变。
光敏电阻一般由光敏材料和电极组成，当光照强度变大时，光敏材料吸收光能产生电子，从而提高电阻值。
光敏二极管是一种基于内光电效应的半导体器件。
光敏二极管通过光照产生的电子-空穴对，改变二极管的导电性能，从而
实现对光信号的检测和转换。
光敏三极管是一种结构类似于普通三极管的光敏元件。
光敏三极管通过光照时产生的载流子来改变其电流放大倍数，实现对
光信号的放大。
光生伏特效应是指当光线照射到光电池表面时，在光电池内部产生的光生电势差。
光电池是一种能够将光能直接转化为电能的器件，通过光生伏特效应将光能转化为电压输出。
光电池常用于太阳能电池等领域。
光电倍增管的原理和性能分析
光电倍增管的原理和性能分析光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT）是一种利用光电效应和电子倍增放大机制的光电检测器件。
它能将微弱的光信号转化为强电信号，广泛应用于核物理、光谱学、荧光分析等领域。
本文将详细介绍光电倍增管的原理和性能分析。
一、光电倍增管的结构与原理光电倍增管由光阴极、电子逸出极、电子倍增层和阳极四个部分组成。
其结构示意图如下图所示：（图1：光电倍增管结构示意图）光电倍增管的工作过程如下：1. 光阴极吸收光子，产生电子。
2. 电子经“光电子倍增”作用，在电子倍增层内被加速和放大。
3. 放大后的电子被收集到阳极上，形成一个强电信号输出。
下面我们分别介绍各个部分的作用。
1. 光阴极光阴极是光电倍增管的第一个组成部分。
其作用是将光子转化为电子。
常用的材料有 S-1、Cs3Sb、Na2KSb 等碱金属反射式光阴极。
当光线照射到光阴极表面时，光子与光阴极内的金属分子相互作用，把一些电子激发到光阴极的表面。
在电子释放的同时，光电子被电场加速，沿着管子方向移动。
2. 电子逸出极电子逸出极是光电倍增管的第二个组成部分。
其作用是使逸出的电子进入电子倍增层。
通常采用的是“阴极镜”式的逸出极。
当光电子进入逸出极表面时，由于逸出极表面的电场比光阴极的电场大，光阴极上的光电子会被吸引到逸出极表面，并且更多的电子被激发到逸出极表面。
3. 电子倍增层电子倍增层是光电倍增管的核心部分，也是光电子放大的关键步骤。
在电子倍增层中，光电子被如下图所示的电子倍增层结构放大。
（图2：电子倍增层结构示意图）其中，“聚焦极”作用是偏转电子向“微通道”方向运动，而“微通道板”上的金属管则是对电子进行倍增的关键部分。
当电子进入微通道管里，会被撞击到管壁，使管壁内部的金属原子受到电子撞击而产生“次级电子”。
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1.基本结构 2.基本原理 3.工作特性 4.优点
from 江道炜
原理图
1.光电阴极 2.电子光学输入系统 3.电子倍增系统 4.阳极
主要结构 主要结构
原理图
原理图
主要应用
1.天体光度测量 2.天体分光光度测量
光电倍增管
工作原理
1.阴极在光照下发射光电子 2.光电子被加速聚焦 3.光电子轰击倍增极 4.产生大量二次电子 5.阳极收集大量电子 6.形成阳极电流
工作特性
1.高灵敏度 2.高增益效果 3.抵干扰
1.倍增极的倍增因子基本为常数 2.阳极电流随入射光变化而变 3.性能主要由电压
优点
4.噪声低（暗电流小于1nA）
光电倍增管
12级光电消息工程
2015-4-2