第6章 光电发射器件 6.1节

⑵ 常用的倍增极材料
锑化铯（CsSb） 氧化的银镁合金 负电子亲合势材料 铜-铍合金
⑶ 倍增极结构
(a) 百叶窗倍增极结构
(b) 盒栅倍增极结构
(c) 瓦片静电聚焦结构
(d) 圆形鼠笼结构
图6-3 光电倍增管倍增极的结构
3.光电倍增管的基本原理
图6-4 光电倍增管工作原理示意图
量纲为mA/lm。
2.量子效率 定义：在单色辐射作用于光电阴极时，光电发射阴极单位时 间发射出去的光电子数Ne,λ 与入射的光子数之比，为光电阴极 的量子效率η
λ
（或称量子产额）。即
量子效率和光谱灵敏度是一个物理量的两种表示方法。它 们之间的关系为 （6-1）
3.光谱响应 光电发射阴极的 光谱灵敏度或量子效 率与入射辐射波长的 关系曲线称为光谱响 应。
6.2.2 光电倍增管的原理和结构 光电倍增管（Photo-multiple tube，简称为PMT）组成 光入射窗 倍增极 光电阴极 阳极 电子光学系统
1.PMT的入射窗结构
光电倍增管通常有
端窗式—光通过管壳的端面入射到端面内侧光电阴极面
侧窗式—光通过玻璃管壳的侧面入射到安装在管壳内的 光电阴极面上 窗口玻璃的不同，直接影响光电倍增管光谱响应短波限。
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6.2 光电管与光电倍增管的工作原理
6.2.1 光电管的原理 光电管分为
真空型光电管--管内常被抽成真空；
充气型光电管--在管壳内也充入某些低气压惰性气体。
光电管主要组成
光电阳极—正极 光电阴极—负极
图6-2 光电管原理电路
⑴ 真空型光电管的工作原理 当入射光透过真空型光电管的入射窗照射到光电阴极面上 时，光电子就从阴极发射出去，在阴极和阳极之间形成的电场 作用下，光电子在极间作加速运动，被高电位的阳极收集，其 光电流的大小主要由阴极灵敏度和入射辐射的强度决定。 ⑵ 充气型光电管的工作原理 光照产生的光电子在电场的作用下向阳极运动，由于途中 与惰性气体原子碰撞使其发生电离，电离过程产生新的电子， 它与光电子一起都被阳极收集，正离子向反方向运动被阴极接 收，形成数倍于真空型光电管的光电流 。
2.倍增极 ⑴ 倍增极材料的发射系数 倍增极用于将以一定动能入射来的电子增大δ 倍。即倍增
极将入射电子数N 1的电子以电子数为N 2的二次电子发射出去，
其中， N 2 =δ N 1。δ ＞1，称其为倍增极材料的发射系数。
倍增极发射二次电子的过程由高能电子的激发材料产生电
子发射，而不是光子激发所致。
图6-1 几种光电发射阴极材料的光谱响应曲线
4.暗电流
光电发射阴极的暗电流与材料的光电发射阈值Eth有关。一
般光电发射阴极的暗电流极低，其强度相当于10-16~10-18Acm-2 的电流密度。 6.1.2 光电阴极材料 按光电发射材料种类区分，光电阴极基本上有 单碱与多碱锑化物光电阴极 银氧铯和铋银氧铯光电阴极 紫外光电阴极 Ⅲ~Ⅴ族元素的光电阴极
Se,λ = I K /Φ e,λ
其量纲为µ A/W或A/W。
⑵ 积分灵敏度
定义：在某波长范围内的积分辐射作用于光电阴极时，光 电阴极输出电流I k与入射辐射通量Φ e之比，称为光电阴极的
积分灵敏度Se。即
量纲为mA/W或A/W。
白光灵敏度Sv—在可见光波长范围内的“白光”作用于光电
阴极时，光电阴极电流Ik与入射光通量Φ v之比。即
6.1 光电发射阴极
光电发射阴极是是吸收光子能量发射光电子的部件。
6.1.1 光电发射阴极的主要参数
1.灵敏度
光电发射阴极的灵敏度应包括光谱灵敏度与积分灵敏度。
⑴ 光谱灵敏度 定义：在单色（单一波长）辐射作用于光电阴极时，光电 阴极输出电流Ik与单色辐射通量Φ e,λ 之比，为光电阴极的光谱 灵敏度Se,λ 。即