光电倍增管实验
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光电倍增管特性参数 的测试
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。
4）伏安特性（阳极伏安特性）
5）线性
线性是指在一定的工作电压下，阳极输出 电流IP与光照度E的线性关系，也称光电特 性，是光电测量系统的一个重要指标。影 响线性的原因很多，除与光电倍增管的内 部结构有关外，在很大程度上取决于外部 高压供电电路及信号输出电路。这里仅就 高压供电电路加以分析。
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
放大倍数G(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IK间的比值。
Ia G IK
也可以由在一定工作电压下阳极灵敏度和阴极灵敏 度的比值来确定，即 Sa G SK 放大倍数G取决于系统的倍增能力，因此它是工作 电压的函数。
3） 暗电流Id
当光电倍增管在完全黑暗的情况下工 作时，在阳极电路里仍然会出现输出 电流，称为暗电流，暗电流与阳极电 压有关，通常是在与指定阳极光照灵 敏度相应的阳极电压下测定的。 定义为当光照度E一定时，阳极电流Ip 和阳极与阴极之间的总电压（阳极电 压）VA的关系。
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。
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。
4. 增益(放大倍数)的计算
1）计算当光照度为0.1 lx时，阳级电压分别为 500V.600V.700V.800V.900V和1000V时的放大 倍数； 2）绘出该光强下的G－V曲线，并对曲线进 行分析。
5.光电倍增管光电特性测量
1）“静态/时间”开关打到“静态特性测试”档； 2）将 “阴极/阳极”开关打到“阳极电流”档； 3）将 “HV/LV”开关打到“HV”档； 4）调节光照度调节旋钮使照度表显示为0.2lx。 5）缓慢增加电压至1000V，记下此时的电流值； 6）重复步骤4）和5），依次记下光照度为0.2lx， 0.3lx，0.4lx，0.5lx，0.6lx时的电流值。 7）绘出－E曲线。
源自文库
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。
测量时，阴极为一极，其它各极连在一起 为另一极，使从阳极测得的电流没有倍增。
光通量要适当，太大会由于光电阴极层的 电阻损耗会引起测量误差；太小会由于欧 姆漏电流影响使光电流的测量精度降低， 通常选在10-9～10-2lm的数量级。
阳极灵敏度
阳极光照灵敏度是指光电倍增管在一定工作电压下， 阳极输出光电流与入射到阴极的光通量的比值：
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。
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。
3.阴极灵敏度测量
1）将 “HV/LV”开关打到“LV”档， 2）将 “静态/时间”开关打到“静态特性测试”档； 3）将 “阴极/阳极”开关打到“阴极电流”档； 4）将光源与 “LED2”相连。将照度表的量程调节到 20lx档，调节调零旋钮将照度值调节到0.00。 5）调节光照度调节旋钮使照度表显示为10lx。 6）缓慢从零增加电压，每隔1V记录对应的电流值。 绘出电压与电流之间的关系，并找到曲线趋于饱 和的电流值IK。 7）按照公式计算阴极灵敏度。
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)
2） 放大倍数(电流增益)G
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。
操作步骤：
1.暗电流测量
1）将 “阴极电流/阳极电流” 开关打到“阳 极电流”档； 2）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”开关打 到“静态特性测试”档； 3）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；
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。
4）伏安特性（阳极伏安特性）
5）线性
线性是指在一定的工作电压下，阳极输出 电流IP与光照度E的线性关系，也称光电特 性，是光电测量系统的一个重要指标。影 响线性的原因很多，除与光电倍增管的内 部结构有关外，在很大程度上取决于外部 高压供电电路及信号输出电路。这里仅就 高压供电电路加以分析。
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
放大倍数G(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IK间的比值。
Ia G IK
也可以由在一定工作电压下阳极灵敏度和阴极灵敏 度的比值来确定，即 Sa G SK 放大倍数G取决于系统的倍增能力，因此它是工作 电压的函数。
3） 暗电流Id
当光电倍增管在完全黑暗的情况下工 作时，在阳极电路里仍然会出现输出 电流，称为暗电流，暗电流与阳极电 压有关，通常是在与指定阳极光照灵 敏度相应的阳极电压下测定的。 定义为当光照度E一定时，阳极电流Ip 和阳极与阴极之间的总电压（阳极电 压）VA的关系。
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。
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。
4. 增益(放大倍数)的计算
1）计算当光照度为0.1 lx时，阳级电压分别为 500V.600V.700V.800V.900V和1000V时的放大 倍数； 2）绘出该光强下的G－V曲线，并对曲线进 行分析。
5.光电倍增管光电特性测量
1）“静态/时间”开关打到“静态特性测试”档； 2）将 “阴极/阳极”开关打到“阳极电流”档； 3）将 “HV/LV”开关打到“HV”档； 4）调节光照度调节旋钮使照度表显示为0.2lx。 5）缓慢增加电压至1000V，记下此时的电流值； 6）重复步骤4）和5），依次记下光照度为0.2lx， 0.3lx，0.4lx，0.5lx，0.6lx时的电流值。 7）绘出－E曲线。
源自文库
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。
测量时，阴极为一极，其它各极连在一起 为另一极，使从阳极测得的电流没有倍增。
光通量要适当，太大会由于光电阴极层的 电阻损耗会引起测量误差；太小会由于欧 姆漏电流影响使光电流的测量精度降低， 通常选在10-9～10-2lm的数量级。
阳极灵敏度
阳极光照灵敏度是指光电倍增管在一定工作电压下， 阳极输出光电流与入射到阴极的光通量的比值：
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。
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。
3.阴极灵敏度测量
1）将 “HV/LV”开关打到“LV”档， 2）将 “静态/时间”开关打到“静态特性测试”档； 3）将 “阴极/阳极”开关打到“阴极电流”档； 4）将光源与 “LED2”相连。将照度表的量程调节到 20lx档，调节调零旋钮将照度值调节到0.00。 5）调节光照度调节旋钮使照度表显示为10lx。 6）缓慢从零增加电压，每隔1V记录对应的电流值。 绘出电压与电流之间的关系，并找到曲线趋于饱 和的电流值IK。 7）按照公式计算阴极灵敏度。
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)
2） 放大倍数(电流增益)G
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。
操作步骤：
1.暗电流测量
1）将 “阴极电流/阳极电流” 开关打到“阳 极电流”档； 2）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”开关打 到“静态特性测试”档； 3）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；