光电倍增管基础篇之一：探测范围

【滨松讲堂】光电倍增管基础篇之一：探测范围为了让用户更好地了解及应用北京滨松公司的产品，北京滨松公司微信平台推出了“滨松讲堂”系列专题，专门介绍相关产品的基础知识、工作原理、典型应用等。这是第一篇，从光电倍增管的“宽度”和“深度”探测范围入手。

从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，凡是高于绝对零度的物体，都会释放出电磁波，且温度越高，释放的电磁波波长就越短。电磁波由低频到高频主要分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。各个波段都有其独特的作用，无线电波用于卫星通信等；红外线用于遥控、热成像仪、红外制导导弹等；可见光是所有生物用来观察事物的基础；紫外线用于医用消毒，验证假钞，测量距离，工程上的探伤等；X射线用于CT照相；γ射线用于治疗等。

正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，除光波外，人们也看不见无处不在的电磁波，它是一位人类素未谋面的“朋友”。即使是可见光，人类眼睛对微弱光也无能为力。但是这位朋友与我们的生活息息相关，如何清楚认识并充分利用就显得尤为迫切和重要。而光电倍增管在宽光谱和极微弱光的探测方面都是一个不错的选择。

光电倍增管（Photomultiplier Tube，简称PMT）是一种真空玻璃器件，可将光信号转化为电信号，因超高灵敏度和快速响应等特点备受关注。在检测光谱方面，其可探测约100nm~1μm范围内的光信号。此外，在更短波方向，如γ射线、X射线探测使用的辐射探测器，以通过各种闪烁体转化成可见光，然后再通过PMT进行检测，其关键器件也是PMT。

图1 不同探测器件可探测光谱范围

PMT除有较宽的光谱响应范围外，还有高灵敏度、低探测下限的特点，与其他探测器相比也是有很大优势的。根据入射到PMT的光强度和输出处理回路带宽的处理方法的不同，PMT的使用可分为模拟法和计数法。改变入射光的强度，可看到在强光范围内，用示波器观察PMT输出信号时，因其脉冲间隔狭窄而相互重合为模拟波形，探测光强上限约为10-9W。

当光极其微弱时，光子呈现粒子性，普通模拟法应用的PMT无法分辨，而在光子计数应用下，PMT却可分辨出单个光子的信号，探测下限可达10-16W，是极微弱光探测的利器。

图2 不同探测器件可探测光强范围