【正文】 紅外不靈敏。 三、常用的光電發(fā)射材料 光譜范圍在 300 nm到 1200 nm之間。一般光電發(fā)射陰極的暗電流極低，其強(qiáng)度相當(dāng)于 1016~1018Acm2的電流密度。它們之間的關(guān)系為 ? ?umSShΦI???? λe,λe,λe,kλqhc/q/ ???3. 光譜響應(yīng) 光電發(fā)射陰極的光譜響應(yīng)特性用光譜響應(yīng)特性曲線描述。A/W或 A/W。在特定波長范圍內(nèi)的光作用于光電陰極時，光電陰極電流 Ik與入射的實際總光通量 φv之比為光電陰極的色光靈敏度 Se 。 一、基本特性 二、 光電發(fā)射陰極的主要參數(shù) 光電發(fā)射陰極的主要特性參數(shù)為靈敏度、量子效率、光譜響應(yīng)曲線和熱電子發(fā)射等。 ? 2)受激電子從受激地點出發(fā)，在向表面運(yùn)動過程中免不了要同其它電子或晶格發(fā)生碰撞，而失去一部分能量。 31 光 電子發(fā)射效應(yīng) 外光電效應(yīng) —— 光電子發(fā)射 效應(yīng) photoemission(PE) ? 金屬或半導(dǎo)體受光照時，如果入射的光子能量 h?足夠大，它和物質(zhì)中的電子相互作用，使電子從材料表面逸出的現(xiàn)象，也稱為外光電效應(yīng)。 ? 它是真空光電器件光電陰極的物理基礎(chǔ)。 ? 3)達(dá)到表面的電子，如果仍有足夠的能量足以克服表面勢壘對電子的束縛（即逸出功）時，即可從表面逸出。 1. 靈敏度 光電發(fā)射陰極的靈敏度應(yīng)包括光譜靈敏度、光照靈敏度和色光靈敏度。 量綱為 mA/lm。 定義在單色光輻射作用于光電陰極時，光電陰極單位時間發(fā)射出去的光電子數(shù) Ne,λ ,與入射的光子數(shù)之比為光電陰極的量子效率 η λ （或稱量子產(chǎn)額）。光電發(fā)射陰極的光譜靈敏度或量子效率與入射輻射波長的關(guān)系曲線稱為光譜響應(yīng)。 (AgOCs)陰極 銀氧銫 (AgOCs)陰極是最早使用的高效光陰極。量子效率不高，峰值處約 %～ 1%左右。銻銫陰極的峰值量子效率較高，一般高達(dá) 20%~30%， 比銀氧銫光電陰極高 30多倍。 167。 缺點：真空光電管一般體積都比較大、工作電壓高達(dá)百伏到數(shù)百伏、玻殼容易破碎等 ? 在伏安特性曲線的飽和區(qū) ,當(dāng)電壓 u一定時 ,光電流與入射光功率成線性變化。 34 光電倍增管 紫外、可見、近紅外 高靈敏度、低噪聲（二次發(fā)射倍增系統(tǒng)） 響應(yīng)速度快、陰極面積大 應(yīng)用 光子計數(shù)、閃爍計數(shù)、石油勘探 167。入射電子經(jīng) N級倍增極倍增后，光電子就放大 N次。 常用的光窗材料有鈉鈣玻璃、硼硅玻璃、紫外玻璃、熔凝石英和氟鎂玻璃等。②使陰極面上各處發(fā)射的光電子在電子光學(xué)系統(tǒng)中渡越時間盡可能相等，使渡越時間差異最小，以保證光電倍增管的快速響應(yīng)，一般渡越時間的離散性△ t用表示。轟擊材料的入射電子稱為一次電子。 （ 2）倍增極的原理及結(jié)構(gòu) 二次電子發(fā)射系數(shù) ? 表示材料二次發(fā)射能力的大小 定義 單個入射電子所產(chǎn)生的平均二次電子數(shù) 12NN??N1 入射電子數(shù) N2 出射電子數(shù) 如果每個電子落到某一倍增極上從該倍增極打出 δ個二次電子，那么很明顯地： 式中， I— 陽極電流； i0 — 光陰極發(fā)出的光電流； n— 光電倍增極的級數(shù)。 新發(fā)展起來的負(fù)電子親和勢材料 GaP[Cs]，具有更高的二次電子發(fā)射功能，在電壓為 1000V時，倍增系數(shù)可大于 50或高達(dá) 200。 圓瓦片式 的主要特點是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，但靈敏度和均勻性差些。 倍增極的二次電子發(fā)射系數(shù) δ 可用經(jīng)驗公式計算，對于銻化銫（ Cs3Sb）倍增極材料有經(jīng)驗公式 0 . 7DD )( U?? 對于氧化的銀鎂合金（ AgMgO[Cs]）材料有經(jīng)驗公式 DD0 2 U??0 . 7 NDDN( 0 . 2 ) UG ?對于銻化銫倍增極材料 對銀鎂合金材料 NDDN( 0 . 0 2 5 ) UG ?kakaSSIIG ?? 光電倍增管在電源電壓確定后，電流放大倍數(shù)可以從定義出發(fā)，通過測量陽極電流 Ia與陰極電流 Ik確定。當(dāng)光通量很大時，特性曲線開始明顯偏離直線。從圖中可見，當(dāng)陰極電壓較小時陰極電流 Ik隨 Uk的增大而增加，直到 Uk大于一定值 (幾十伏特 )后，陰極電流 Ik才趨向飽和，且與入射光通量 φ 成線性關(guān)系。線性不僅與光電倍增管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與供電電路及信號輸出電路等因素有關(guān)。負(fù)載電阻的熱噪聲為 L2naK4RfTI ?? 散粒噪聲主要由陰極暗電流 Id，背景輻射電流 Ib以及信號電流 Is的散粒效應(yīng)所引起的。 ?????????????????????????smcSJhumGCqHZfAi DK83441914103,10,1,102????λk,λ S?總噪聲電流為 fGqII n ?? 2k2 2WAS , ??? ?? ?最小可探測功率為 : WSGfGqISIPKAn 16,2k,m i n 1082 ?????????四．光電倍增管的供電和信號輸出電路 高壓供電 為了使光電倍增管能正常工作，通常需要在陰極 (K)和陽極 (A)之間加上近千伏的高壓。如圖。 IR≥10Ia 選擇的太大將使分壓電阻功率損耗加大，倍增管溫度升高導(dǎo)致性能的降低，以至于溫升太高而無法工作。因此，根據(jù)增益 G的要求可以設(shè)計出極間供電電壓UDD與電源電壓 Ucc。 (4)末極的并聯(lián)電容 電容 C C2與 C3的計算公式為 DDam1 Ln10 0UIKC ?? 式中 n為倍增極數(shù)， Iam為陽極峰值電流， τ 為脈沖的持續(xù)時間， UDD為極間電壓， L為增益穩(wěn)定度的百分?jǐn)?shù)。 ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? nmWWhcc???? 1240???? ?evWL 4012 40 ??? ??某光電管伏安特性及負(fù)載線如圖所示 ,求 : (1)工作動態(tài)范圍 (2)電流靈敏度 Ri (3)負(fù)載電阻 RL (4)u”和 u’ (5)入射光功率為 2uW時的輸出電壓 (6)入射光功率為 3uW、 4uW時的輸出電壓 (7)入射光功率從 4uW降為 1uW時 ,輸出電壓的變化△ U (8)飽和電阻 R’ i/uA u/V 4uW 3uW 2uW 1uW 25 16 15 10 5 U” U’ 50 解 (1)工作動態(tài)范圍 0～ 3uW (2)Ri=5 106A/1 106W=5A/W (3)RL=50/25 106=2022KΩ (4)(50u’)/15 106=2 106,u’=20V 15/u’=5/u”,u”=20/3≈ (5)φ=2uW 時 ,uR=10 106 2 106=20V (6)φ=3uW 時 ,uR=15 106 2 106=30V φ=4uW 時 ,uR=16 106 2 106=32V (7)φ=1uW 時 ,uR=5 2=10V △ u=3210=22V (8)R’=u’/i=20/15 106=1333KΩ 如 PMT陽極特性為 φ=4 105lm時 ,IA=200uA,拐點電 壓 Vm=60V,如果為入射的最大光通量 .陽極電壓最大 為 90V,要求在線性區(qū)內(nèi)的負(fù)載電阻獲得最大的輸出 電壓 ,求 (1)直流負(fù)載 RL (2)入射光通量由 105lm緩變?yōu)?4 105lm時 ,輸出電壓的變化量 解 (1)RL=(VaVm)/IA=(9060)/200 106=150KΩ (2)SA=IA/φ=200 106/4 105=5A/lm △ U=SA△ φ RL= 5 (4 105) 150 103= 設(shè)入射到 PMT上的最大光通量為 φ v=12 106lm，當(dāng)采用 GDB235型倍增管為光電探測器，已知它的倍增級數(shù)為 8級，陰極為 CsSb材料，倍增極也為 CsSb材料，負(fù)載電阻 RL=