光电倍增管知识讲解
光电倍增管的工作原理与使用注意事项
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。
光电倍增管课件资料
i
2 nA
inT
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
4kTf i nT 1 RL 原因：光电阴极光电发射的随机性；倍增极二次电
2
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
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） 总的噪声电流为：
4、电子倍增系统
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
4、电子倍增系统
倍增极结构形式 聚 焦 型 特点
直瓦片式 圆瓦片式
极间电子渡越时间散差小，但绝缘支架可能 积累电荷而影响电子光学系统的稳定性。 结构紧凑，体积小，但灵敏度的均匀性差些。
工作面积大，与大面积光电阴极配合可制成 探测弱光的倍增管，但极间电压高时，有 的电子可能越级穿过，收集率较低，渡越 时间零散较大。 收集率较高（可达95%），结构紧凑，但极 间电子渡越时间零散较大。
光电倍增管
光电倍增管
一、结构组成 二、工作原理
三、主要性能及参数
四、PMT的光电特性
五、光电倍增管的使用
六、选择PMT考虑的因素
一、光电倍增管的结构组成
它主要由光窗、光电阴极、电子光学系统、
光电倍增管知识讲解
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：kk 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》课件
案例二：光电倍增管在环境监测领域的应用
总结词
光电倍增管在环境监测领域中发挥着重要作用，能够实现高精度、高灵敏度的气体和水质监测，为环境保护提供 科学依据。
详细ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ述
光电倍增管在环境监测中主要用于气体和水的分析。对于气体监测，光电倍增管可以检测空气中的有害气体和温 室气体，如二氧化碳、甲烷等。对于水质监测，光电倍增管可以检测水中的重金属离子、有机污染物等有害物质 ，为水处理和水质管理提供依据。此外，光电倍增管还可用于气象观测和遥感监测等领域。
高增益与低噪声
通过改进倍增级结构和材料，提高光电倍增管的 增益和降低噪声，从而提高探测器的信噪比和灵 敏度。
多通道并行处理
采用多通道并行处理技术，实现多个光电倍增管 同时工作，提高探测器的响应速度和测量精度。
光电倍增管的市场展望
不断增长的市场需求
随着科学技术的进步和应用领域的拓 展，光电倍增管的市场需求将持续增 长，尤其在医疗、环保、安全等领域 的应用前景广阔。
污染物等。
02 光电倍增管的结构与特性
光电倍增管的结构
光电阴极
将光信号转换为电子的过程发生在此区域，通常 使用材料如硫化锑或硒化铊。
倍增极
一系列的电子倍增器，用于放大由光电阴极产生 的电子。
阳极
收集倍增后的电子并产生最终的电流或电压输出 。
光电倍增管的特性
01
02
03
高灵敏度
能够检测到微弱的入射光 信号，通常在亚纳瓦级别 。
05 光电倍增管的典型案例分析
案例一：光电倍增管在医疗仪器中的应用
总结词
光电倍增管在医疗仪器中具有广泛的应用， 能够提高医疗设备的检测精度和灵敏度，为 医疗诊断和治疗提供有力支持。
光电倍增管的工作原理
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。
电子束光电器件：光电倍增管工作原理与应用研究
电子束光电器件：光电倍增管工作原理与应用研究光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT）是一种常见的光电子器件，被广泛应用于高灵敏度光信号检测领域。
本文将介绍光电倍增管的工作原理以及其在科学研究、医学、环境监测等领域的应用。
光电倍增管的工作原理可以简单概括为“光电发射-倍增电子-电子放大”，下面将详细阐述每个步骤的原理。
光电发射：当入射的光子通过PMT的光阴极时，光子的能量被转化为光电子的能量。
光阴极通常由碱金属化合物（如氢化钾）制成，其材料具有较高的光电发射效率，可以将光子释放出来并转化为光电子。
倍增电子：光电子进入光电倍增管后，通过电场加速被引导到第一个倍增极板。
第一倍增极板上的电场会将光电子加速，并使其发生倍增电离，释放出多个次级电子。
这些次级电子进一步被加速并经过多个倍增过程，从而产生更多的电子。
电子放大：倍增过程中产生的电子经过倍增管中的多个倍增阶段，每个阶段中的倍增电子数目都会增加。
最终形成一个电子雨，并快速收集到收集极上，形成一个电流脉冲。
这个电流脉冲的幅度与入射光子的能量成正比，因此可以利用这个幅度信号来测量入射光子的能量。
光电倍增管具有高增益、高灵敏度和宽动态范围的特点，因此在许多领域都有广泛的应用。
在科学研究中，光电倍增管常用于光学实验中的光谱分析、荧光检测以及高能物理实验等领域。
其高增益特性可以帮助科学家探测非常微弱的光信号，从而实现更精确的实验结果。
在医学领域，光电倍增管被广泛应用于核医学、放射性同位素检测等方面。
例如，在放射性同位素治疗中，光电倍增管可以用于测量放射性同位素的衰变，评估治疗效果。
同时，光电倍增管还可以用于生物荧光显微镜中，帮助研究人员观察细胞和微生物的活动。
在环境监测方面，光电倍增管的高灵敏度特性使其成为大气污染监测中的重要工具。
通过测量大气中的微小光子信号，光电倍增管可以帮助监测空气中的颗粒物浓度以及其他污染物的含量，从而提供环境保护决策的参考数据。
光电倍增管倍增原理
光电倍增管倍增原理
光电倍增管是一种具有很大量子效率的半导体器件，它能够探测出极微弱的光，并通过光电效应将光放大，最后通过光电效应将光转换成电信号，它是现代半导体探测器中最重要的一种。
光电倍增管可分为三种：管式、硅二极管式和非共面光电倍增管。
对于半导体探测器来说，要产生较大的量子效率就必须使其能在一定的空间范围内收集到尽可能多的光子，即要求半导体材料本身具有较高的电子空穴对的迁移率。
当一片半导体材料制成管状时，其空间电荷效应将大为降低。
因此，光电倍增管大多做成平面型的，它由阳极和阴极两部分组成。
光电倍增管是以光为能源的器件，光从一极传到另一极时必须要有一个“通路”。
当光强足够强时，入射到光电倍增管上的
光全部能被倍增器吸收。
这时由于入射光子能量很高，而光电倍增管对光的吸收能力又很差，所以此时被倍增了的光子就不能被收集到阴极上，也就不能被倍增放大。
但由于其光电转换效率较高（约为80%），所以这个“通路”对整个光电倍增管来说只是一个很小的部分。
—— 1 —1 —。
光电倍增管知识
用于阵列探测器的多阳极光电倍增管特性研究1光电倍增管的基本特性1) 灵敏度和工作光谱区光电倍增管的灵敏度和工作光谱区主要取决于光电倍增管阴极和打拿极的光电发射材料。
当入射到阴极表面的光子能量足以使电子脱离该表面时才发生电子的光电发射，即1/2mv2=h?-ф,(h?为光子能量，ф为电子的表面功函数，1/2mv2为电子动能)。
当h?<ф时，不会有表面光电发射，而当h?=ф时，才有可能发生光电发射，这时所对应的光的波长λ=C/?称为这种材料表面的阈波长。
随着入射光子波长的减小，产生光电子发射的效率将增大，但光电倍增管窗材料对光的吸收也随之增大。
显然，光电倍增管的短波响应的极限主要取决于窗材料，而长波响应的极限主要取决于阴极和打拿极材料的性能。
一般用于可见-红外光谱区的光电倍增管用玻璃窗，而用于紫外光谱区的用石英窗。
光阴极一般选用表面功函数低的碱金属材料，如红外谱区选用银-氧-铯阴极，可见光谱区用锑-铯阴极或铋-银-氧-铯阴极，而紫外谱区则采用多碱光电阴极或梯-碲阴极。
光电倍增管的灵敏度S是指在1lm的光通量照射下所输出的光电流强度，即S=i/F，单位为µA/lm。
显然，灵敏度随入射光的波长而变化，这种灵敏度称为光谱灵敏度，而描述光谱灵敏度随波长而变化的曲线称为光谱响应曲线(见右图)，由此可确定光电倍增管的工作光谱区和最灵敏波长。
例如我们常用的R427光电倍增管，其曲线偏码为250S，光谱响应范围为160-320nm，峰值波长200nm，光阴极材料Cs-Te，窗口材料为熔炼石英，典型电流放大率3.3×106。
2) 暗电流与线性响应范围光电倍增管在全暗条件下工作时，阳极所收集到的电流称为暗电流。
对某种波长的入射光，光电倍增管输出的光电流为：i=KIi+i0，式中，Ii对应于产生光电流i的入射光强度，k为比例系数，i0为暗电流。
由此可见，在一定的范围内，光电流与入射光强度呈线性关系，即为光电倍增管的线性响应范围。
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
光电倍增管原理特性及其应用
光电倍增管原理特性及其应用光电倍增管（Photomultiplier Tube，简称PMT）是一种特殊的电子设备，广泛应用于光电探测、荧光测量、核物理实验等领域。
它利用电子受光激发释放的方式将光信号转换为电信号，并通过电子倍增过程将电信号放大多倍，达到目的信号放大的效果。
本文将介绍光电倍增管的原理、特性以及常见的应用。
1.光信号的发射：光信号通过光阴极进入光电管，光阴极通常由碱金属镓锑（NaKSb）材料制成。
当光信号照射到光阴极上时，光子与光阴极上的物质相互作用，使得光电子从光阴极上释放出来。
2.倍增过程：光释放的电子进入倍增极，倍增极是一种由若干离子阱和荧光幕构成的结构。
当光电子进入倍增极后，它们会受到倍增极上高电压的作用，在电场的驱动下不断加速并撞击倍增极表面的离子阱。
每一次撞击会产生一系列二次电子，这些二次电子再次撞击离子阱，又会产生更多的二次电子，从而形成电子的雪崩放大效应。
通过层层倍增，最终使得放大倍数达到几千倍甚至几万倍。
3.电子与收集极的相互作用：经过倍增极放大的电子进入到收集极，收集极是一个高电压的吸收电极。
当电子撞击收集极时，就会产生微弱的电流信号，这个电流信号即为光电倍增管放大后的输出信号。
1.高增益：光电倍增管能够将输入光信号进行倍增，放大增益可达几千倍甚至几万倍。
2.快速响应：光电倍增管由于对光信号的快速响应能力强，其时间分辨率可以达到纳秒级。
3.宽动态范围：光电倍增管的动态范围非常广，可以从微弱信号到强光信号都能够进行检测。
4.低噪声：光电倍增管具有较低的噪声水平，能够提高信号的信噪比。
1.光谱分析：光电倍增管适用于光谱仪器、光谱分析系统等领域，能够将微弱的光信号转换为电信号并放大，提高谱线的信噪比。
2.荧光测量：光电倍增管可以用于荧光检测系统中，通过对荧光信号的放大和检测，实现对荧光染料浓度、荧光标记物的检测等。
3.粒子探测：在核物理实验中，光电倍增管可以用于探测粒子轨迹、测量粒子能量、顶点位置等研究。
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。
PMT基础知识之一
光电倍增管基础知识之一（光电倍增管的工作原理、特点及应用）一光电倍增管的工作原理光电倍增管是一种真空光电器件（真空管）。
它的工作原理是建立在光电效应（光电发射）、二次电子发射、电子光学理论基础上的。
它昀工作过程是：光子通过光窗入射到光电阴极L产生光电子，光电子通过电子光学输入系统进入倍增系统，电子得到倍增，最后阳极把电子收集起来，形成阳极电流或电压。
因此一个光电倍增管可以分为几个部分：（1）入射光窗、（2）光电阴极、（3）电子光学输入系统、（4）二次倍增系统、（5）阳极。
光电倍增管结构如图（1）所示。
图（1）光电倍增管结构示意图1入射光窗：让光通过的光窗一般有硼硅玻璃（300nm）、透紫玻璃（185nm）、合成（:熔融）石英（160nm）、蓝宝石(Al2O3)150nm、MgF2（115nm）。
光电倍增管光谱短波阈由入射光窗决定。
2光电阴极是接收光子而放出光电子的电极。
一般分为半透明（入射光和光电子同一方问）的端面或四面窗阴极和不透明（入射光的方向与光电子方向相反）。
见图（2）电子轨迹图。
图（2）电子轨迹图光电阴极的材料多用低逸出功的碱金属为主的半导体化合物，到目前为止，实用的先电阴极材料达十种之多：A Sb-Cs （特点是：阴极电阻低，允许强光下有大电流流过阴极的场合下工作）B 双碱（Sb-RbCs、Sb-K-Cs）（特点是：灵敏度较高、暗电流小-热电子发射小）。
C 高温双碱（Sb-K-Na）（特点是：耐高温-200）D 多咸（Sb-K-Na-Cs）. （特点是：宽光谱、灵敏度高）E Ag-O-Cs多咸（Sb-K-Na-Cs）（特点是：光谱可到近红外、灵敏度低）F GaAs（Cs）特点是：高灵敏、光谱平坦、强光下容易引起灵敏度变坏）。
H Cs-I （特点是：日盲，在115nm的短波也有高灵敏）。
I Cs-Te （特点是：日盲、阴极面透过型和反射型）我公司生产的PMT的阴极材料主要是Sb-Cs双碱（Sb-RbCs、Sb-K-Cs）高温双碱（Sb-K-Na）多咸（Sb-K-Na-Cs）。
光电倍增管的工作原理
光电倍增管的工作原理光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT）是一种用于光电转换的高灵敏度光电探测器。
它主要由光阴极、一系列倍增极和阳极组成，通过光电效应和倍增效应将光信号转换为电信号，并放大至可测量的水平。
下面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。
当光子击中光阴极时，光阴极中的光电子会被激发出来，形成初级电子。
这些初级电子会被加速器电场加速，然后撞击倍增极。
倍增极通常由一系列环形排列的金属或半导体材料构成，它们之间有高电压差，形成倍增电场。
当初级电子撞击倍增极时，会释放次级电子，这些次级电子在倍增电场的作用下会不断地被加速和撞击其他倍增极，从而产生成倍增的效应。
其次，光电倍增管的工作原理还涉及到电子的收集和放大。
当次级电子被加速并撞击阳极时，就会产生电流信号。
这个电流信号的幅度与初级光电子的数量成正比，因此可以用来测量光子的能量和光强。
通过适当的电路和放大器，可以将这个微弱的电流信号放大至可观测的水平，以便进行后续的信号处理和分析。
最后，光电倍增管的工作原理还包括了一些影响性能的因素。
例如，光电倍增管的增益和线性度受到光阴极的材料和制备工艺的影响；光阴极的光电量和光电倍增管的暗电流、噪声等参数也会影响其性能。
因此，在实际应用中，需要根据具体的测量需求和环境条件选择合适的光电倍增管，以保证测量的准确性和可靠性。
总的来说，光电倍增管是一种重要的光电转换器件，它利用光电效应和倍增效应将光信号转换为电信号，并放大至可测量的水平。
了解光电倍增管的工作原理对于正确选择和使用光电倍增管具有重要意义。
希望本文能够帮助读者更好地理解光电倍增管的工作原理，为相关领域的研究和应用提供参考。
光电倍增管
16
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
8
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。
2
光电倍增管
3
4
5
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
17
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
18
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
19
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
26
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
PMT基础知识之一光电倍增管的工作原理特点及应用)
PMT基础知识之一光电倍增管的工作原理特点及应用)光电倍增管（Photomultiplier Tube，简称PMT）是一种能够将光信号转换为电信号的器件，具有高灵敏度、高增益、快速响应等特点，广泛应用于光学测量、粒子探测等领域。
PMT的工作原理是基于光电效应和二次电子倍增效应。
当光通过PM中的光阴极时，光子撞击光阴极上的金属或半导体材料，从而产生光电子。
光电子将被电场加速并进入第一倍增极，通过材料的二次发射效应，产生更多的二次电子。
这些二次电子接着被电场加速并进入下一个倍增极，继续产生更多二次电子。
这个过程循环进行，多级倍增极逐级放大电子信号，最终输出一个明显增强的电流脉冲。
PMT的特点主要包括：1.高灵敏度：PMT能够检测到非常微弱的光信号，其灵敏度可以达到单光子级别，可用于低光条件下的测量。
2.高增益：PMT具有非常高的增益，一次光电子可以放大为数百份甚至数千份电子信号。
这使得PMT在低光强条件下也能够产生易于检测的电信号。
3.宽动态范围：PMT的输出信号强度可以根据光信号的强弱自动调节，具有宽动态范围。
4.快速响应：PMT的输出信号响应时间较快，常常可以在纳秒到亚纳秒的时间内完成信号放大和输出。
PMT具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：1.光学测量：PMT可用于光谱分析、荧光光谱测量、光强测量和生物荧光检测等领域。
2.粒子探测：PMT可作为核物理和高能物理中的粒子探测器，用于测量粒子的能量、充能、时间等参数。
3.星光观测：由于PMT对低光强的高灵敏度和高增益，可用于天文学中观测微弱的星光信号。
4.医学影像：PMT可用于核医学成像技术，如正电子发射断层扫描（PET）和单光子发射计算机断层扫描（SPECT）。
总之，光电倍增管是一种基于光电效应和二次电子倍增效应的器件，具有高灵敏度、高增益、快速响应等特点。
广泛应用于光学测量、粒子探测、医学影像等领域。
初三物理光电倍增管工作原理分析
初三物理光电倍增管工作原理分析光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT）是一种常见的光电转换器件，在物理实验和检测中起到关键作用。
本文将对初三物理光电倍增管的工作原理进行详细分析。
1. 光电倍增管的结构光电倍增管由光电阴极、电子倍增器、阳极和陶瓷底座等组成。
光电阴极吸收入射光子，将其转化为电子；电子倍增器通过多级倍增过程，将电子数目不断放大；最终电子流汇聚到阳极上，形成输出信号。
2. 光电倍增管的工作原理（1）光电阴极的光电发射当入射光子能量大于光电阴极材料的工作函数时，光电阴极会发射电子。
光电阴极通常采用碱金属化合物，如碱金属合金或碱金属铍化合物，具有较低的功函数，能够较好地满足发射电子的需求。
（2）电子倍增过程发射的电子通过几个连续的倍增阶段，使电子数目不断放大。
电子倍增阶段通常包括以下几个部分：第一次倍增，电子撞击二次发射，残余电离，二次电子撞击三次发射等。
具体倍增过程中的各个阶段可以根据不同厂家的设计有所差异，但总体遵循电子被强电场吸引、加速和碰撞的原则。
（3）输出信号的形成倍增过程结束后，电子流汇聚到阳极上，形成输出信号。
阳极接收到的电子数目与光电阴极吸收的入射光子数目有密切关系，因此可以通过测量阳极电流的大小来间接测量入射光子的能量、强度或数量。
3. 光电倍增管的特性和应用（1）高增益：光电倍增管经过倍增过程后，能够将电子数目放大到10^6以上，因此具有很高的增益。
（2）宽波长范围：光电倍增管对光波长的响应范围较宽，通常涵盖了紫外、可见和红外光谱范围。
（3）快速响应：光电倍增管对光信号的响应速度非常快，可以达到纳秒级别的响应时间。
（4）广泛应用：光电倍增管广泛应用于物理实验、荧光光谱分析、核物理实验、天文观测等领域。
4. 光电倍增管的注意事项（1）工作高压：光电倍增管需要稳定的工作高压来提供电子倍增所需的电场。
因此，在使用过程中，需要注意高压稳定和安全性。
（2）防止光损伤：由于光电倍增管对光敏感，必须避免在工作状态下暴露在强光下，以免损坏光电阴极。
光电倍增管新
D2
A
Dn
V0 Rl
R1
R2
Rn
பைடு நூலகம்
这种供电方式的好处：可消除外部信号输出电路与
阳极之间的电位差
这种供电方式的缺点：由于靠近管子玻壳的金属支架
或磁屏蔽筒接地，它们与阴极和倍增极之间存在较高的电位
差，结果使某些光电子打到玻壳上产生噪声
高压供电电路－－接地方式
阳极接地（负高压接法 ） 阴极接地(正高压接法)
（2）倍增极的原理及结构
4、倍增系统
4、倍增系统
－－由许多倍增极组成，决定整管灵敏度最关键 部分 作用－－倍增 10-15级倍增极
4、倍增系统
入射光照射到光电阴极K上，发射光电子，经电子光学系统
加速，聚焦到倍增极上，发射出多个二次电子；电子经n级 倍增极，形成放大的阳极电流，在负载RL上产生放大的信号
输出。
如果每个电子落到某一倍增极上从该倍增极打出σ个二次 电子，则很明显地：
I i0 n 式中，I—阳极电流；i0 —光阴极发出的光电流；n—光电倍
增极的级数。
光电倍增管的电流放大系数β可用下式表示:
β= I = n
i0
图为倍增管各电极的连接线路。为简单起见， 只画了四个倍增极。
倍增系统有聚焦型和非聚焦型两类。
K h
D1
D2
A
Dn
V0 Rl
R1
R2
Rn
二．组成部分
1、光窗 光窗是入射光的通道，是对光吸收较多的部分。通
常有侧窗和端窗两种，侧窗一般使用反射式光电阴极，而端窗 一般使用半透明光电阴极，光电阴极材料沉积在入射窗的内侧 面。 常用的光窗材料有钠钙玻璃、硼硅玻璃、紫外玻璃、熔凝石英 和氟镁玻璃等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光电倍增管
附录二 光电倍增管
K ――光阴极；F ――聚焦极；D i 〜D io ――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 在阴极一r 拿极（又称 倍增极”一 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
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
12UIIV
繼出
流信号, 在负载电阻上以电压信号的形式输出 1WV ItfUV SfrOV 700V 11WV 仙¥ 2<MJV 40«Y lOOUV
光电倍熠谱丁作原理图
打肇槌阳楹 帀叶厨成光血暗增耸示克圈
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. 光电转换特性一一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 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：
3上 F 其中i k 单位为微安；F 为光通量，单位为 流明”m ）。
2. 电子倍增特性 ——光电倍增管的放大倍数及阳极灵敏度
1）光电倍增管的放大倍数（增益）M
由于打拿极的倍增作用，从光阴极发射出来的电子不断被倍增，最后可在 阳极上得到大量电子。
从光阴极射出，到达第一打拿极的一个电子，经过多次 倍增后在阳极得到的电子数，称为光电倍增管电流放大倍数（增益）。
F 的白 (1)
M 阳极接收到的电子数
第一打拿极收集到的电子数
在理想情况下一般可写成：
M n ( 2)
式中S 是平均二次发射系数，n 为打拿极的级数。
二次发射系数 涯极间电压的函 数，可用经验公式表示：
a(V D )b (3)
其中V D 为打拿极之间的电压，a 、b 为经验常数。
如果打拿极电子传递效率为g ,那么增益M 比较实际的表达式可写成：
M (g )n (4)
对设计良好的聚焦型管子g 约等于1,对非聚焦型管子g<1。
2)阳极光照灵敏度S
放大倍数是光电倍增管的重要参数之一，但往往有些技术说明书不直接给
光照灵敏度”S a ,它们之间的关系是:
其中S a 的单位为A/lm ，g c 为第一打拿极对光电子的收集效率。
阳极光照灵敏度 的物理意义是：当一个流明的光通量照在光阴极上时，在光电倍增管阳极上输 出的电流(阳极电流)i a 的数值。
当入射光通量F 增大时，阳极电流i a 在相当宽的范围内是线性增大的；但F 太
大时，就出现偏离线性。
原因之一是打拿极发射二次电子疲劳，使放大倍数减 小；其二是最后几级打拿极和阳极上有空间电荷堆积；也有可能是分压电阻选 择不当，使最后几级打拿极以及阳极之间的电压降低，放大系数减小，这一问 题可以通过调整分压电阻来解决。
阳极光照灵敏度S a 和总电压的关系由式（3）、⑷、（5）可知：S a V bn
，故 logs logV ，两个量的对数成线性关系；因而随着电流增加到某一数值会出现 非线性，logS a 增
出它的数值，而是在给出光阴极光照灵敏度
S k 的同时，给出光电倍增管的 阳极
g c MS<
阳极电流i a 入射到阴极的光通量F (5)
加变得缓慢；一般说来，加在光电倍增管上的高压在1000V之内线性还是比较理想的。
需要指出的是：闪烁探测器的线性问题是由多个因素共同作用的结果，不仅光电倍增管是个重要因素，闪烁晶体本身也存在能量线性问题。
因此在实际应用中，必须考虑多方面的因素，比如各部件的匹配等，而常用的解决方法则是调整光电倍增管的工作参数。
光电倍增管的管脚插入底座。
底座是由分压器与射极跟随器组成。
1）分压器
i IE高压电愎
■HR1戏為庄电矗
光电诣陋应甘压曙线路留
光电倍增管中各电极的电位由外加电阻分压器抽头供给。
本实验使用正高
压电路，阴极接地，阳极处于高电位，输出端使用耐高压电容隔开。
所加电压应根据说明书或不同用途以及管子的性能进行考虑；建议用户在使用本实验装
置时采用我们的推荐值。
2）射极跟随器
射极跟随器具有电流放大作用（放大倍数一般为几十〜一百以上），但其电压放大倍数恒小于1而接近于1,且输出电压和输入电压同相，因此具有电压跟随的特点，频率
响应较好。
附录一Nal（TI）闪烁晶体
闪烁体按其化学性质可分为两类：一类是无机晶体闪烁体，通常是含有少
量杂质（称为激活剂）的无机盐晶体，如碘化钠（铊激活）单晶体、即Nal（TI），碘化铯（铊激活）单晶体、即CsI（TI），硫化锌（银激活）、即ZnS（Ag）等；另一类是有机闪烁体，它们都是苯环碳氢化合物。
闪烁体的发光机制比较复杂，在此对无机晶体闪烁体的发光机制作一些简要的定性介绍。
YZZZZl^
无机晶体闪烁体属离子型晶体，原子（离子）之间结合得比较紧密相互之间影响比较大，晶格中原子电子能级加宽成为一系列连续的能带。
其中最低能量状态已为电子所填满，故称为满带；价电子都处于稍高的能量状态，这种能带称为价带”若价带未填满，则在外电场作用下将有净电流产生；若价带已填满，则必须有电子被激发到更高的能带——导带上去，才能产生电流，此时价带上有一空穴，导带上有一电子，即产生了一个自由电子一一空穴对。
价带与导带之间的空隙中不存在电子能级，称为禁带；禁带有一宽度E g,它和晶体的导电性质密切相关，导体在O.leV左右，半导体在0.63—2.5eV 之间，无机闪烁体为绝缘透明物质，E g>3eV，NaI为7.0eV。
也存在另一种情况：在闪烁晶体中产生的电子 -------- 空穴对仍束缚着，称为
激子”它们在晶格中一起运动，在外电场中无净电流产生，其能带在导带之
下，称为激带”自由的导带电子和价带空穴可以复合成激子，激子也可以吸收热运动能量变成自由电子——空穴对。
当核辐射进入闪烁体时，既可产生自由电子——空穴对，也可以产生激
子。
而后电子从导带或激带跃迁到价带，退激过程中放出光子；也存在着竞争过程一一非辐射跃迁，即通过放热（晶格振动）退激。
导帯
皿品体聽级蟻带中出墉由族话剂产些的號级
有一点需要指出，纯的Nal晶体不是有效的闪烁体。
一是因为相应禁带宽度的光子
能量在紫外光范围，不是可见光；二是退激发出的光子尚未逸出晶体就会被晶体自身吸
收。
为了解决这一问题，在纯晶体中掺入少量杂质原子（如
TI），
称为激活剂”它们成为发光中心，形成一套激发能级，能量比导带低，而基
态却比价带高，这样跃迁产生的光子能量就比禁带宽度E g小，那么它就不可能
再使价带上的电子激发到导带上去，从而避免自吸收。
碘化钠闪烁晶体能吸收外来射线能量使原子、分子电离和激发，退激时发射出荧光
光子。
Nal(TI)晶体的密度较大(p=3.67g/cm3)，而且高原子序数的碘占重量的85%，所以对Y寸线的探测效率特别高，同时相对发光效率大；它的发射光谱最强波长为415nm左右，能与光电倍增管的光谱响应较好匹配。
此外，晶体的透明性也很好，测量Y寸线时
能量分辨率也是闪烁体中较好的一种。
一个需要指出的问题是：在闪烁体的选取上要注意闪烁体对所测的粒子要有较大的阻止本领，以使入射粒子(特别是能量较大的粒子)在闪烁体中能损耗较多的能量而退激产生光子。
原先使用的国产Nal(TI)晶体尺寸为①2020mm，
这一厚度对定标时测高能Y E>1MeV)时的效率不够高，而且对高能砸子的计数率也比较低；本装置现采用的闪烁探测器的尺寸为①25M5mm的NaI(Tl)晶体可
以说是一大改进，一方面可以提高探测高能Y部分的效率，另一方面也提高了实
验中高能越子的计数率。
NaI(Tl)晶体的缺点是容易潮解，吸收空气中的水分就会变质失效；因此我们采用了220 的铝来密封；这就需要对阶过Al膜时的能量损失进行修正。
在实验中我们发现，对于不同的狀子能量的损失不尽相同；所以在实际的实验和数据处理中进行了能量损失的合理修正。