光电倍增管特性综合测试实验
光敏二、三极管的光电性能研究和光电倍增管特性实验资料
物电学院综合与设计性实验方案(学生)姓名潘虹吉学号1430140518 2016 年12 月日实验课程名称电子与光电子材料学院专业材料科学与工程实验项目名称光敏二、三极管的光电性能研究和光电倍增管特性实验实验班级2014级1班实验项目类型探究型实验方案编写人潘虹吉项目合作人员罗刚实验地点实训楼实验时间2016.12.指导教师审阅范强老师实验员曹进老师一、目的与要求综述：光敏二、三极管的光电性能研究目的：1．掌握光敏二、三极管的原理和特性2．利用DH-CGOP1光电传感器设计实验仪、万用表等测试光敏二、三极管的伏安特性曲线；3.利用DH-CGOP1光电传感器设计实验仪、万用表等测试光敏二、三极管的光照特性曲线；光电倍增管特性实验目的：1.了解光电倍增管的基本特性，学习光电倍增管基本参数的测量方法。
2.掌握暗电流的测量方法；3.光电倍增管放大倍数的计算；4.掌握光电倍增管光电特性测量；二、主要实验原理、内容与步骤：1.光敏二极管工作原理光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。
它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。
光敏二极管是在反向电压作用之下工作的。
没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。
当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，称为光生载流子。
它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也。
实验十四 光电倍增管特性参数的测试
实验十四光电倍增管特性参数的测试一、实验目的1、了解光电倍增管的基本特性。
2、学习光电倍增管基本参数的测量方法。
3、学会正确使用光电倍增管。
二、实验内容1、暗电流的测量；2、阴极灵敏度的测量；3、阳极灵敏度的测量；4、光电倍增管放大倍数的测量；5、光电倍增管光电特性测量；6、光电倍增管的时间特性。
三、实验仪器ZY12206C光电倍增管实验箱、倍增管暗箱、白光LED光源、照度计探头、双踪示波器、同轴电缆线等。
四、实验原理1、工作原理光电倍增管是一种真空光电器件，它主要由光入射窗、光电阴极、电子光学系统、倍增极和阳极组成。
其工作原理为：(1) 光子透过入射窗入射到光电阴极上；(2) 光电阴极上的电子受光子的激发，离开表面发射到真空中；(3) 光电子通过电场加速和电子光学系统聚焦入射到第一倍增极上，倍增极将发射出比入射电子数目更多的二次光电子；(4)入射电子经N 级倍增极倍增后，光电子就放大N次；(5)经过倍增后的二次电子由阳极收集起来，形成阳极光电流，在负载上产生信号电压。
2、供电分压器和输出电路从光电阴极到阳极的所有电极用串联的电阻分压供电，使管内各极间能形成所需的电场。
光电倍增管的极间电压的分配一般由图二所示的串联电阻分压器执行的，最佳的极间电压分配取决于三个因素：阳极峰值电流，允许的电压波动以及允许的非线性偏离。
光电倍增管的极间电压可按前极区，中间区和末极区加以考虑。
前极区的收集电压必须足够高，以使第一倍增极有高的收集率和大的次极发射系数，中间级区的各级间通常具有均匀分布的极间电压，以使管子给出最佳的增益。
由于末极区各极，特别是末极区取较大的电流，所以末极区各极间电压不能过低，以免形成空间电荷效应而使管子失去应有的直线性。
当阳极电流增大到能与分压器电流相比拟时，将会导致末极区间电压的大幅度下降，从而使光电倍增管出现严重的非线性。
为防止极间电压的再分配以保证增益稳定，分压器电流至少为最大阳极电流的10倍。
光电倍增管特性综合测试实验
专家评审意见
认证专家签名（至少3人）：
学院意见
院长签名学院盖章
论证情况：
综合性实验涉及的知识面较广，重点要求学生掌握实验原理。学生书写实验报告时，原理要阐述清楚，原理部分和实验的精度是实验报告的重点部分。电倍增管是高灵敏度的光电转换器件,管内除光电阴极和阳极外，两极间还放置多个倍增电极,可用来检测微弱光信号,光电倍增管可以探测到紫外、可见和近红外区的辐射能，光电倍增管高灵敏度和低噪声的特点使它在光测量方面获得广泛应用，光电倍增管还有快速响应、低本底、大面积阴极等特点。实验要求学生掌握光电倍增管结构以及工作原理,掌握光电倍增管基本特性,掌握光电倍增管基本参数的测量方法,了解光电倍增管的应用。实验涉及光学度量、光电转换和光电探测等知识，知识面较广，通过实验数据测量和实验曲线的绘制，锻炼了学生实验动手操作能力和数据处理能力，进一步促进学生将课本理论知识与实验结合起来，培养学生科学严谨的科学研究态度，属于综合性实验。
安徽科技学院综合性、设计性实验项目认证表
实验项目名称
光电倍增管特性综合测试实验
实验计划学时
3
所属课程名称
光电器件与技术
项目申报负责人
王玉莲
所属学院
理学院Hale Waihona Puke 开设时间2010.7
项目内容及可行性论证
项目内容：
1、光电倍增管阴极光电特性测试实验2、光电倍增管阳极光电特性测试实验3、光电倍增管阴极伏安特性测试实验4、光电倍增管阳极伏安特性测试实验、5、光电倍增管光谱特性测试实验
光电倍增管特性实验
光电倍增管特性实验【实验目的】1、熟悉光电倍增管的基本构成和工作原理，掌握光电倍增管参数的测量方法；2、掌握光电倍增管高压电源模块的使用方法；3、学习光电倍增管输出信号的检测和变换处理方法。
【基本原理】1．光电倍增管结构及工作原理光电倍增管是一种真空管，它由光窗、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统和阳极五个主要部分组成。
电子倍增系统为使光电倍增管正常工作，光电倍增管中阴极（K）和阳极（A）之间分布有多个电子倍增极Dn。
如图2所示，在管外的阴极（K）和各个倍增极及阳极（A）引脚之间串联多个电阻Rn,由Rn形成的分压电阻使各个倍增极相对阴极而言加上了逐步升高的正电压，要在阴极（K）和阳极（A）之间加上500～3000V左右的高电压，目的是吸引并加速从阴极飞出的光电子，并使他们飞向阳极。
图1是流过分压器回路的电流，被叫做分压器电流，它和后面图1中回路电流Ib叙述的输出线性有很大的关系。
I可近似用工作电压V除以分压电阻之和的值来b表示。
光电倍增管的输出电流主要是来自于最后几级，为了在探测脉冲光时，不使阳极脉动电流引起极间电压发生大的变化，常在最后几级的分压电阻上并联电容。
图中和电阻并联的电容Cn-3、Cn-2、Cn-1、Cn就是因此而设计的。
本实验系统使用的电子倍增系统为环形聚焦型。
由光阴极发射出来的光电子被第一倍增极电压加速撞击到第一倍增极，以致发生二次电子发射，产生多于入射光电子数目的电子流。
这些二次电子发射的电子流又被下一个倍增极电压加速撞击到下一个倍增极，结果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，光电子经过从第1极到最多19极的倍增电极系统，可获得10倍到108倍的电流倍增之后到达阳极。
这时可以观测到，光电倍增管的阴极产生的很小的光电子电流，已经被放大成较大的阳极输出电流。
通常在阳极回路要接入测量阳极电流的仪表，为了安全起见，一般使阳极通过RL接地，阴极接负高压。
光电检测试验报告PMT
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。
光电倍增管特性测量和应用
平均电流的 100 倍。 确定了分压器的电流， 就可以根据光电倍增管的最大阳极电压算出分压 器的总电阻，再按适当的极电压分配，由总电阻计算出分压电阻的阻值。 3、电倍增管的特性和参数 光电倍增管的特性参数包括灵敏度、电流增益、光电特性、阳极特性、暗电流等。下面 介绍本实验涉及到的特性和参数。 1）灵敏度 灵敏度是衡量光电倍增管探测光信号能力的一个重要参数， 一般是指积分灵敏度， 其单 位为 uA/Lm。光电倍增管的灵敏度一般包括阴极灵敏度、阳极灵敏度。 2）阴极光照灵敏度 SK 阴极光照灵敏度 SK 是指光电阴极本身的积分灵敏度。定义为光电阴极的光电流 Ik 除以 入射光通量Φ所得的商
1、暗电流测量
1）将光源旋接在光电倍增管暗箱上； 2）将暗箱上的“阴极电流/阳极电流” 开关（以下简称“阴极/阳极”开关）打到“阳极电 流”档； 3） 将实验箱上的“HV/LV”开关打到“HV”档， 将“静态特性测试/时间特性测试”开关 （以 下简称“静态/时间”开关）打到“静态特性测试”档； 4）缓慢调节电压调节旋钮至电压表显示为 1000V，记下此时电流表的显示值，该值即 为光电倍增管在 1000V 时的暗电流； 5）将高压调节旋钮逆时针调节到零；
六、实验内容
准备步骤：用同轴电缆线将光电倍增管暗箱的“PMT 输出”接口与光电倍增管实验仪实 验箱上的“PMT 输入”接口相连，用同轴电缆线将光电倍增管暗箱上的“高压输入”接口与实 验箱上的“高压输出”接口相连，用同轴电缆线将照度计探头与实验箱上的“照度计输入”接 口相连，将所有旋钮逆时针调节到最小。 注：本实验采用的光电倍增管的受光面面积为 24mm×8mm。
（一）光电倍增管综合实验仪说明
光电倍增管是一种真空光电器件，它主要由光入射窗、光电阴极、电子光学系统、倍增极和 阳极组成。其工作原理为：当光照射光电倍增管的阴极 K 时，阴极向真空中激发出光电子 （一次激发） ，这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统，由倍增电极激发的电子（二次激发） 被下一倍增极的电场加速， 飞向该极并撞击在该极上再次激发出更多的电子， 这样通过逐级 的二次电子发射得到倍增放大， 放大后的电子被阳极收集作为信号输出。 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。 ZY12206C 型光电倍增管综合实验仪主要研究光电倍增管的基本特性，如暗电流、阴极灵敏 度、阳极灵敏度、放大倍数（增益） 、光电特性、伏安特性、时间特性、光谱特性等等，实 验箱分电路部分和光路部分。在电路 PCB 板部分，模块化设计，配备有电压表、精密电流 表和照度计，连线、调节、观察和记录都很方便。加上我司拥有专利技术的结构设计使得整 个实验系统美观、严谨。
光电倍增管实验
实验目的
1.了解光电倍增管的基本特性 2.学习光电倍增管基本参数的测法 3.学会正确使用光电倍增管
实验仪器
1.光电倍增管 实验所用光电倍增管为931A型，直径 1-1/8英寸.九级倍增.侧窗型光电倍增管， 硼硅玻壳.锑铯光阴极.300～650nm（S-4） 光谱响应，采用特殊设计的抗滞后结 构，具有极好的输出稳定性。
2.阳极灵ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ度测量
1）将 “阴极/阳极”开关打到“阳极电流”档； 2）将 “HV/LV”开关打到“HV”档，将“静态/ 时间”开关打到“静态特性测试”档； 3）缓慢调节光照度调节旋钮，将照度值调节到 0.1lx； 4）缓慢调节高压调节旋钮，分别记下电压为 100V,200V,300V,400V,500V,600V,700V,800V, 900V和1000V时的阳极电流值； 5）绘出在该光照度下的－V关系曲线。
2.倍增管的主要特性参数
包括灵敏度.
光谱响应度.
电流增益. 伏安特性. 暗电流. 线性和时间特性等。
1）灵敏度
阴极灵敏度SK 定义：光电阴极的饱和光电流Ik除以入射到阴极的 光通量Φ所得的商
IK Sk ( A / Lm)
阴极光照灵敏度只与光电阴极的材料和光电倍增管 的结构有关。
实验内容
1.暗电流的测量 2.阴极灵敏度的测量 3.阳极灵敏度的测量 4.光电倍增管放大倍数的测量 5.光电倍增管光电特性 6.光电倍增管时间特性
实验原理
1．光电倍增管工作原理
K是光电阴极、 D为聚焦极 D1～D10为倍增极，每一级电压约80～150V、 A为收集电子的阳极
K是光电阴极，受光照射时发射电子，D为聚 焦极，它与阴极共同形成电子光学聚焦系 统，将光电阴极发射的电子会聚成束并通 过膜孔射向第一倍增极D1，D1～D10为倍 增极，所加电压逐级增加。每一级约80～ 150V，A为收集电子的阳极。 这些电极封装在真空管内，光电阴极附近制 作光入射窗口。在高速初电子的激发下， 第一倍增极被激发出若干二次电子，这些 电子在电场的作用下，又射向第二倍增极， 又引起第二倍增极更多的二次电子发 射……，此过程一直继续D10。最后经倍增 的电子被阳极A收集而输出电流，在负载RL 上产生信号电压。
光电倍增管实验操作要点与数据处理
光电倍增管实验操作要点与数据处理近年来，光电倍增管越来越被广泛应用于科学研究和工业领域。
光电倍增管是一种能够将光信号转化为电信号的高灵敏度探测器，它在暗弱信号检测和高速成像等方面具有独特的优势。
为了能够准确地操作和处理光电倍增管实验数据，以下将介绍光电倍增管实验的操作要点和数据处理方法。
一、实验操作要点1.实验准备：在进行光电倍增管实验之前，首先需要做一些准备工作。
清理工作区域，确保实验环境整洁和无尘。
检查并准备好所需的仪器设备，包括光电倍增管、高压电源、光源等。
同时，需要确保所有设备的电源和接线等均连接正确，并保证仪器的安全操作。
2.高压电源调节：光电倍增管需要提供高压源供电，因此正确调节高压电源是光电倍增管实验中的重要一环。
首先，将高压电源的输出电压置于最低档位。
然后，将光电倍增管上的电源接头连接好，逐步调节高压源的电压，直至光电倍增管开始工作。
过高的电压可能损坏光电倍增管，因此在实验中需要小心谨慎地调节。
3.光源选择：在进行光电倍增管实验时，选择合适的光源对于实验结果的准确性非常重要。
根据实验需要，可以选择光源的波长和强度，同时注意将光源的位置和光斑对准光电倍增管的敏感面。
光源的选择应合理并确保光线的稳定性，避免因光源问题而导致实验数据的不准确。
4.测量与记录：在进行光电倍增管实验时，需要进行相关的测量和记录工作。
首先，需要根据实验需求选择合适的测量参数，如光电倍增管的增益、峰值幅度等。
其次，在实验过程中需要定期对所测量的数据进行记录，以免遗漏或混淆实验结果。
最后，在测量过程中要保持实验环境的稳定，避免因外界因素干扰实验数据的准确性。
二、数据处理方法1.数据采集与存储：在光电倍增管实验中，需要将所测得的信号转化为数据进行处理。
首先，利用适当的数据采集设备将光电倍增管输出的信号采集下来。
可以选择合适的数据采集软件进行实时采集和显示。
其次，将采集到的数据存储到计算机中，以便后续的数据处理和分析。
光电倍增管特性和参数的测试(精)
一、实验目的
1. 了解光电倍增管的基本特性。 2. 学习光电倍增管基本参数的测量方法。 3. 学会正确使用光电倍增管。
二、实验原理
1. 工作原理
光电倍增管是由半透明的光电发射阴极、倍增极和阳 极所组成的，由图1所示。
a) 侧窗式
b) 端窗式
c) 原理示意图
图1 光电倍增管外形与结果原理示意图
三、实验装置
实验装置如图3。
测试室
倍增管
光源室 白炽灯
检流计 倍增管电源
图3 测试原理图
白炽灯电源
本实验选用GB787-74型光电倍增管，其管 脚和名称见下图。
当入射光子照射到半透明的光电阴极K上时，将发射出光 电子，被第一倍增极D1与阴极K之间的电场所聚焦并加速 后与倍增极D2碰撞，一个光电子从D1撞击出3个以上的新电 子，这种新电子叫做二次电子。这些二次电子又被D1～D2 之间的电场所加速，打到第二个倍增极D2上。并从D2上撞 击出更多的新的二次电子。如此继续下去，使电子流迅速 倍增。最后被阳极A收集。收集的阳极电子流比阴极发射 的电子流一般大105～104倍。这就是真空光电倍增管的电 子内倍增原理。
③ 电流增益
电流增益定义为在一定的入射光通量和阳极电压下，阳
极电流与阴极电流的比值，也可以用阳极光照灵敏度与
阴极光照灵敏度的比值来确定，即：
G IA IK
或 G SA
SK
• 暗电流
当光电倍增管在完全黑暗的情况下工作时，阳极电路里 仍然会出现输出电流，称为暗电流。引起暗电流的因素 有：热电子发射、场致发射、放射性同位素的核辐射、 光反馈、离子反馈和极间漏电等。
3. 光电倍增管的特性和参数
光电倍增管实验
6.光电倍增管的时间特性
1） “静态/时间”开关打到“时间特性测试” 档，将“HV/LV”开关打到“HV”档； 2） “阴极/阳极”开关打到“阳极电流”档； 3）将光源与实验箱上的LED1相连； 4）用示波器探头分别连接到 “PMT输出”和 “光脉冲” 上，从零开始缓慢增加电压， 观察两路信号在示波器中的显示； 5）记录实验现象，并对实验现象进行解释。
2. 光电倍增管实验仪
照度表------测量连续光源强度，有调零 和换档功能。 光照度调节—调节连续光源的电源电压， 从LED2输出接到光源。 脉冲宽度调节----调节脉冲光源的脉冲宽 度，从LED1输出脉冲电压，接到光源。 高压调节----调节光电倍增管直流电压， 由“高压输出”输出，接入光电倍增管 “高压输入”，开关拨向HV输出0～ 1000V电压，开关拨向LV输出0～40V电 压。 电压表------测量光电倍增管直流电压。
2.阳极灵敏度测量
1）将 “阴极/阳极”开关打到“阳极电流”档； 2）将 “HV/LV”开关打到“HV”档，将“静态/ 时间”开关打到“静态特性测试”档； 3）缓慢调节光照度调节旋钮，将照度值调节到 0.1lx； 4）缓慢调节高压调节旋钮，分别记下电压为 100V,200V,300V,400V,500V,600V,700V,800V, 900V和1000V时的阳极电流值； 5）绘出在该光照度下的－V关系曲线。
阳极光照灵敏度除与光电阴极的材料和光电倍增管 的结构有关外，还与工作电压有关。而且公式中的 要保证光电倍增管处于正常的线性工作状态，若在 饱和状态，光通量变化时电流并不改变，测得的灵 敏度就没有意义。因此测量时所用光通量比测阴极 灵敏度时要小很多。
Ia S a ( A / Lm)
光电倍增管光谱特性实验设计
关 键 词：光电倍增管；光谱特性；研究性实验
中 图 分 类 号 ：ＴＮ １５２．４
文 献 标 志 码 ：Ａ
光电倍增管是 一 种 建 立 在 光 电 效 应、二 次 电 子发射和电子光 学 理 论 基 础 上 的，把 微 弱 入 射 光 转换成光电子并 获 倍 增 的 光 电 探 测 器 件，它 在 微 弱光信号探测领 域 占 有 及 其 重 要 的 地 位，是 多 种 精密测量仪器的 核 心 器 件，被 广 泛 应 用 于 高 能 物 理、光 谱 分 析、遥 感 卫 星 测 量、化 工、地 质 勘 探、医 疗、生 物 医 药、军 事 侦 察 和 环 境 监 测 等 领 域 。 ［１－６］ 在物理实验教学 中，许 多 实 验 内 容 均 涉 及 到 光 电 倍增管的使用，但 学 生 对 其 工 作 原 理 和 使 用 方 法 了 解 甚 少 ，尤 其 是 光 电 倍 增 管 的 光 谱 特 性 ，是 实 验 的 一 个 难 点 。 基 于 此 ，通 过 对 单 色 仪 、热 探 测 器 的 择 优 选 择 、实 验 研 究 方 案 的 精 心 策 划 ，优 化 设 计 了 光电倍增管的光 谱 特 性 实 验，学 生 不 仅 可 以 完 成 光电倍增管相对 光 谱 响 应 曲 线 测 量，还 可 以 研 究 缝宽、温 度、磁 场、工 作 电 压 等 对 光 电 倍 增 管 光 谱 特性的影响，也可 以 利 用 此 实 验 平 台 研 究 其 它 光 电器件的光谱特 性，加 深 学 生 对 光 电 倍 增 管 工 作 原 理 、光 谱 特 性 的 理 解 。 该 实 验 已 作 为 综 合 性 、设 计 性 、研 究 性 实 验 内 容 在 大 学 物 理 实 验 中 开 出 。
数的 Ｍ 倍，电子逐一地在各个二次发射极下被倍 增，从最后一个二次发射极 Ｄｎ 出射的电子数将达 到由 Ｋ 极 出 射 的 电 子 数 的 Ｍｎ 倍 （ｎ 为 倍 增 极 个 数）。这些电子由阳极 Ａ 收集而成 为 阳 极 电 流，在 负载 ＲＬ 上产生信号电压。
实验七 光电倍增管的特性与特性参数测试
实验七光电倍增管的特性与特性参数测试1. 实验目的：光电倍增管是最灵敏的光电器件。
它的暗电流、噪声、灵敏度大范围可调和时间响应等特性都具有独特的特点，因此，光电倍增管是非常优秀的光电器件。
掌握光电倍增管的主要特性参数，及其它的供电电路对于正确应用光电倍增管解决微弱辐射的测量技术是非常重要的。
2. 实验仪器：1）GDS-Ⅱ型光电综合实验平台主机；1)GDBS-Ⅰ型光电倍增管实验装置；3. 实验内容：1、光电倍增管阳极暗电流I D的测量；2、光电倍增管阳极光照灵敏度S a的测量；光电倍增管的灵敏度S a与电源电压U bb 的关系；3、测量光电倍增管的增益G；4. 实验原理1）光电倍增管工作原理光电倍增管是真空光电器件，它主要由光入射窗、光电阴极面、电子聚焦系统、倍增电极和阳极等5部分构成。
其工作原理如“光电技术”教材第4章所讲述，分下面5部分：(1)光子透过入射窗口玻璃入射到玻璃内层光电阴极上，窗口玻璃的透过率满足光电倍增管的光谱响应特性；(2)进入到光电阴极上的光子使光电阴极材料产生外光电效应，激发出电子，并飞离表面到真空中，称其为光电子；(3)光电子通过电场加速，并在电子聚焦系统的作用下射入到第一倍增极D1上，倍增极D1将发射出比入射光电子数目增多δ倍，这些二次电子又在电场作用下射入到下一增极；(4)入射电子经N级倍增后，电子数就被放大δN倍；(5)经过电子倍增后的二次电子由阳极收集起来，形成阳极电流，在负载上产生压降，输出电压信号U o。
2）光电倍增管的基本特性参数光电倍增管的特性参数包括光电灵敏度、电流增益、光电特性、阳极特性、暗电流特性与时间响应等特性。
① 光电灵敏度光电灵敏度是光电倍增管探测光信号能力的一个重要标致，光电灵敏度通常分为阴极灵敏度S k 与阳极灵敏度S a ，同时，它们又可分为光谱灵敏度与积分灵敏度。
关于灵敏度的定义问题请参考“光电技术”教材的第4章光电倍增管的论述。
光电倍增管的阳极光谱灵敏度常用S a ，λ表示，阳极积分灵敏度常用S a 表示，其量纲为A/lm 。
光电倍增管实验
PMT输入----光电倍增管电流输入端，进入 电流检测单元，经处理送入电流表。
电流表------测量光电倍增管输出电流，单位 为µA或nA自动换档。
时间特性测试区----开关拨向时间特性测试， 则测试光电倍增管的时间特性，从“光脉 冲”测试脉冲光源电源的脉冲电压，从 “PMT输出”测试光电倍增管输出的脉冲 电流；开关拨向静态特性测试，则测试光 电倍增管的静态特性。
流过分压电路的电流Ib与光电倍增管输出信号的线 性密切相关，分压电阻的取值应考虑到这一点。
随着光通量的增加，阳极电流Ia也相应增加。当光 通量进一步增大并超过某一定值后，阳极电流与光通 量之间会偏离线性关系，甚至使光电倍增管进入饱和 状态，如下图所示
光电倍增管的光电特性
5）时间特性
由于电子在倍增过程中的统计性质以及电 子的初速效应和轨道效应，从阴极同时发 出的电子到达阳极的时间是不同的，因此， 输出信号相对于输入信号会出现展宽和延 迟现象，这就是光电倍增管的时间特性。
2.阳极灵敏度测量
1）将 “阴极/阳极”开关打到“阳极电流”档； 2）将 “HV/LV”开关打到“HV”档，将“静态/
时间”开关打到“静态特性测试”档；
3）缓慢调节光照度调节旋钮，将照度值调节到 0.1lx；
4）缓慢调节高压调节旋钮，分别记下电压为 100V,200V,300V,400V,500V,600V,700V,800V, 900V和1000V时的阳极电流值；
2. 光电倍增管实验仪
照度表------测量连续光源强度，有调零 和换档功能。
光照度调节—调节连续光源的电源电压， 从LED2输出接到光源。
脉冲宽度调节----调节脉冲光源的脉冲宽 度，从LED1输出脉冲电压，接到光源。
一种光电倍增管特性测试实验装置[实用新型专利]
![一种光电倍增管特性测试实验装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/cfbf101342323968011ca300a6c30c225901f03d.png)
专利名称：一种光电倍增管特性测试实验装置专利类型：实用新型专利
发明人：蔡昭,金华
申请号：CN202122874046.4
申请日：20211123
公开号：CN216287232U
公开日：
20220412
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种光电倍增管特性测试实验装置，包括暗箱，所述暗箱的上端铰链有盖板，所述暗箱的内部通过滑动组件连接有滑动板，所述滑动板上通过升降机构连接有安装板。
本实用新型的光电倍增管特性测试实验装置，对光电倍增管的特性进行测试的过程中，通过分别调整高压输入接口上输入电压的大小及照射灯的光强度，获取信号输出接口上信号输出变化情况，可以测试实验光电倍增管本体的基本光电特性，完成对光电倍增管本体的特性试验操作，整个测试实验的过程中，操作简单、实施便捷，便于测试实验操作，且实验的过程中，通过暗箱的遮光机构，避免环境对试验的影响，再通过半透半反结构，使原理更加直观，便于试验教学操作。
申请人：武汉麦思威科技有限公司
地址：430000 湖北省武汉市东湖新技术开发区汤逊湖北路武汉长城创新科技园1栋A408-1、410室
国籍：CN
代理机构：北京世誉鑫诚专利代理有限公司
代理人：任欣生
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光电08304班光电倍增管实验
光电倍增管综合实验指导老师：王凌波组长：柳凯组员：蔡伦窦淼全高升二、实验仪说明GCPMT-B型光电倍增管综合实验仪由电路PCB板和结构件两部分组成，如图1-1所示，在电路PCB板部分，将精密电流表（nA级）及高压电压表（0～2000V）集在电路板上，电路部分由精密电流表检测单元、光源及光调制单元、时间特性测试单元、光电倍增管供电电路以及相关调节单元等几个模块组成；在结构件部分，所有易损贵重光器件均安装在独立的光通路组件内，如光源、分光镜、光照度计探头、光电倍增管等等，这样不仅可以满足所需求的避光环境，而且可以使学生在实验过程中对光电倍增管性能测试的光路原理一目了然，实验操作记录方便。
所有结构件均嵌入在硬质海绵内，可以对仪器进行的有效的保护，以免振动及其它因素造成仪器损坏。
图1-1 光电倍增管第二章实验指南一、实验目的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、光电倍增管放大倍数（电流增益）测试实验5、光电倍增管阴极光电特性测试实验6、光电倍增管阳极光电特性测试实验7、光电倍增管阴极伏安特性测试实验8、光电倍增管阳极伏安特性测试实验9、光电倍增管时间特性测试实验10、光电倍增管光谱特性测试实验三、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本四、实验原理1、工作原理光电倍增管（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2-1和图2-2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。
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实验项目名称光电倍增管特源自综合测试实验实验计划学时3
所属课程名称
光电器件与技术
项目申报负责人
王玉莲
所属学院
理学院
开设时间
2010.7
项目内容及可行性论证
项目内容：
1、光电倍增管阴极光电特性测试实验2、光电倍增管阳极光电特性测试实验3、光电倍增管阴极伏安特性测试实验4、光电倍增管阳极伏安特性测试实验、5、光电倍增管光谱特性测试实验
项目负责人：（签名）
专家评审意见
认证专家签名（至少3人）：
学院意见
院长签名学院盖章
论证情况：
综合性实验涉及的知识面较广，重点要求学生掌握实验原理。学生书写实验报告时，原理要阐述清楚，原理部分和实验的精度是实验报告的重点部分。电倍增管是高灵敏度的光电转换器件,管内除光电阴极和阳极外，两极间还放置多个倍增电极,可用来检测微弱光信号,光电倍增管可以探测到紫外、可见和近红外区的辐射能，光电倍增管高灵敏度和低噪声的特点使它在光测量方面获得广泛应用，光电倍增管还有快速响应、低本底、大面积阴极等特点。实验要求学生掌握光电倍增管结构以及工作原理,掌握光电倍增管基本特性,掌握光电倍增管基本参数的测量方法,了解光电倍增管的应用。实验涉及光学度量、光电转换和光电探测等知识，知识面较广，通过实验数据测量和实验曲线的绘制，锻炼了学生实验动手操作能力和数据处理能力，进一步促进学生将课本理论知识与实验结合起来，培养学生科学严谨的科学研究态度，属于综合性实验。