光电倍增管综述完整版

光电倍增管综述标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]

光

电

倍

增

管

综

述

光电倍增管综述

摘要：光电倍增管是一种能将微弱的光信号转换成可测电信号的光电转换器件。本文将从结构，特性，应用及发展前景几方面做阐述。

一结构

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。下图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。

二特性

一光谱响应

光电倍增管由阴极收入射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。

二光照灵敏度

由于测量光电倍增管的光谱响应特性需要精密的测试系统和很长的时间，因此，要为

用户提供每一支光电倍增管的光谱响应特性曲线是不现实的，所以，一般是为用户提供阴

极和阳极的光照灵敏度。

阴极光照灵敏度，是指使用钨灯产生的2856K色温光测试的每单位通量入射光产生的

阴极光电子电流。阳极光照灵敏度是每单位阴极上的入射光能量产生的阳极输出电流（即

经过二次发射极倍增的输出电流）。

三增益

光阴极发射出来的光电子被电场加速后撞击到第一倍增极上将产生二次电子发射，以便产

生多于光电子数目的电子流，这些二次发射的电子流又被加速撞击到下一个倍增极，以产

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，这样就达到了电流放大的目的。这时光电倍增管阴极产生的很小的光电子电流即被

放大成较大的阳极输出电流。一般的光电倍增管有9～12个倍增极。

三应用

光电倍增管应用用下表简单表示。

光电倍增管的应用领域

光谱学 ----- 利用光吸收原理

应用领域光电倍增管特性适用管型

紫外/可见/近红外分光光度计 1.宽光谱响应R212 R6356,R6357

R928,R955,R1477,R3

光通过物质时使物质的电子状态发生变化，而失去部分能量，叫做吸收。利用吸收进行定量分析。为确定样品物质的量，采用连续的光谱对物质进行扫描，并利用光电倍增管检测光通过被测物质前后的强度，即可得到被测物质程度，计算出物质的量。2.高稳定性

3.低暗电流

4.高量子效率

5.低滞后效应

6.较好偏光特性

R1463 R374,R376

CR114,CR131

原子吸收分光光度计

广泛地应用于微量金属元素的分析。对应于分析的各种元

素，需要专用的元素灯，照射燃烧并雾化分离成原子状态

的被测物质上，用光电倍增管检测光被吸收的强度，并与

预先得到的标准样品比较。

R928,R955 CR131

生物技术

应用领域光电倍增管特性适用管型细胞分类

细胞分类仪是利用荧光物质对细胞标定后，用激光照射，细胞的荧光、散乱光用光电倍增管进行观察，对特定的细胞进行选别的装置。1.高量子效率

2.高稳定性

3.低暗电流

4.高电流增益

5.好的偏振特性

R6353,R6357,R6358

R928,R1477,R3788,R

R2368 CR131

荧光计

细胞分类的最终目的是分离细胞，为此，有一种用于对细

胞、化学物质进行解析的装置，它称为荧光计。它对细

胞、染色体发出的荧光、散乱光的荧光光谱、量子效率、

偏光、寿命等进行测定。

医疗应用

应用领域光电倍增管特性适用管型

正电子CT

放射线同位素（C11、O15、N18、F18等）标识的试剂投入病人体内，发射出的正电子同体内结合时，放出淬灭γ线，用光电倍增管进行计数，用计算机作成体内正电子同位素分布的断层画面，这种装置称为正电子CT。1.高能量分辨率

2.高稳定性

3.快速时间响应

4.紧凑的结构

R1635,R5900U-00-C

R1450,R5800 R1548

R6427

液体闪烁计数

液体闪烁计数应用于年代分析和生物化学等领域。将含有放射性同位素物质溶于有机闪烁体内，并置于两个光电倍增管之间，两个光电倍增管同时检测有机闪烁体的发光。1.高量子效率

2.低热发射噪声

3.无钾面板和侧

管

4.快速时间响应

5.高脉冲线性

R331,R331-05 CR12

临床检查

1.高量子效率

2.高稳定性

3.低暗电流R647,R1166 R5611-01,R1924 CR105

通过对血液、尿液中微量的胰岛素、激素、残留药物及病毒等对于抗原、抗体的作用特性，进行临床身体检查、诊断治疗效果等。光电倍增管对被同位素、酶、荧光、化学发光、生物发光物质等标识的抗原体的量进行化学测定。放射免疫检查（RIA）利

用放射性同位素标定

酶标免疫检查（EIA）利

用酶来标定和检查化学发

光和生物发光

荧光化学发光免疫检测用

荧光或化学发光物质标定

R6350,R6352,R6353

R6356,R6357,R4220

R3788,R647,R1463,

R6095,R374

CR120,R212,1P28,1

工业计测