【正文】 82KΩ, SK=40μA/lm ，若要求入射光通量在 106lm時的輸出電壓幅度不低于 ，試設計該 PMT的變換電路。求（ 1）陰極面上允許的最大光通量。 解 (1) ? ? DDU??)lm(10450102/ 86AamVm??????? SI?(2)最大的輸出電壓 (3) VRIU Lao 36m a xm a x ??????? ?86 50 ????? ?KASSGCsSb倍增極材料的增益 δ 與極間電壓 UDD有 0 . 7DD )( U??V89 ???UNG ?? N=12，每一級的增益 δ = 總電源電壓 Ucc為 Ucc=（ N+） UDD= %1???????DDDDooUUKnGGUU(4) 輸出信號電壓的穩(wěn)定度最高為 %1%1 ?????DDDDUU 若 PMT的 SA=10A/lm,SK=20uA/lm,PMT為十一級 ,問各倍增極的平均倍增系數(shù)為多少 ? 167。這種結構的每個通道都是一個獨立的電子倍增器。電子在細長的管內(nèi)徑中經(jīng)多次曲折可獲得 的增益。 ? 對應任一工作電壓，微通道板的電流增益隨相對口徑連續(xù)變化，且只有一個峰值。 ? 飽和效應可以自行恢復且只限于每個通道而不影響臨近通道 ? 這種自飽和特性使像管具有防強光特性 ,保護了熒光屏不致于灼傷損壞。 36 光電倍增管的應用 一、光譜學 利用光吸收原理 /可見 /近紅外分光光度計 光通過物質時使物質的電子狀態(tài)發(fā)生變化，而失去部分能量，稱為吸收。對應于分析的各種元素，需要專用的元素燈，照射燃燒并霧化分離成原子狀態(tài)到被測物質上，用光電倍增管檢測光被吸收的強度，并與預先得到的標準樣品比較。物質受到光照射，發(fā)射長波的發(fā)光，這種光稱為熒光。由于拉曼發(fā)光極其微弱，因此檢測工作需要復雜的光路系統(tǒng)，并且采用單光子計數(shù)法。 四、生物技術 細胞分類 細胞分類儀是利用熒光物質對細胞標定后，用激光照射，細胞的熒光、散亂光用光電倍增管進行觀察，對特定的細胞進行選別的裝置。 臨床檢查 通過對血液、尿液中微量的胰島素、激素、殘留藥物及病毒等對于抗原、抗體的作用特性，進行臨床身體檢查、診斷治療效果等。 。 六、攝影印刷 彩色掃描 彩色圖片或照片進行印刷時，需要將其顏色進行分色掃描。它對細胞、染色體發(fā)出的熒光、散亂光的熒光光譜、量子效率、偏光、壽命等進行測定。這種技術在半導體工業(yè)領域被用于半導體的檢查中，如缺陷、表面分析、吸附等。 用單色光照射物質后被散亂，這種散亂光中，只有物質特有量的不同波長光混合在里面。這種方法可以迅速地定性或定量地檢查出樣品中的元素。為確定樣品物質的量，采用連續(xù)的光譜對物質進行掃描，并利用光電倍增管檢測光通過被測物質前后的強度，即可得到被測物質吸收程度，計算出物質的量。 三、微通道板的噪聲 噪聲因子 ? ? ? ? ? ??????????????11111/022PPPNSNSF oi ?????P為各級二次電子再次倍增而沒有直接射出通道的平均概率 ,P0為入射電子首次碰撞的概率。 ? 在峰值附近 ,增益曲線比較平坦 ,表明在這個范圍內(nèi)相對口徑的變化對電流增益的影響較小。 87 1010 ～通道內(nèi)的二次電子發(fā)射 ? 將接受的微弱或幾乎不可見的輸入輻射圖像轉換成電子圖像 ? 使電子圖像獲得能量或數(shù)量增強 ,并聚焦成像 ? 將增強的電子圖像轉換為可見的光學圖像 二．微通道板的增益與自飽和 ? 若微通道管的長度為 L,內(nèi)徑為 d,工作中施加于管道兩端的電壓為 Vt。 單根倍增微通道實際上是一塊通道內(nèi)壁具有良好的二次電子發(fā)射性能和一定導電性能的微細空心通道玻璃纖維面板。而且還具有對二維空間電子流圖像進行放大的能力。 （ 3）若已知該光電倍增管為 12級的 CsSb倍增極，其倍增系數(shù) ,計算它的供電電壓。 (3) 輸出信號電壓的穩(wěn)定度最高為 %% DD ???????DDooUUnUUDDDDooUUKnGGUU ?????? 如果 GDB235的陽極最大輸出電流為 2mA， 試問陰極面上的入射光通量不能超過多少 lm？ 解 由于 Iam=G SKφ Vm 故陰極面上的入射光通量不能超過 )Lm(. 02 102 / 3653KamVm???????? ??? SGI? 用光電倍增管接收光脈沖 ,持續(xù)時間為 200ns,如果要求放大倍數(shù) G的穩(wěn)定度為 1%,則要求 (1)電源電壓的穩(wěn)定度至少為多少 ?(2)光電倍增管最后三級并聯(lián)電容值為多少 ?設打拿極材料為銀 鎂合金 ,級數(shù) n=11,級間電壓UDD=100V,最大陽極電流 Iamax=150uA。 求太陽輻射的總功率 解：根據(jù)距離平方反比定律 太陽的輻射強度為 得到太陽的總功率為 2/ RIE ee ?srWREI ee / 252 ???WI ee ???? ?已知垂直射到地球表面每單位面積的日光功率（稱 太陽常數(shù)）等于 103W/m2，地球與太陽的平均 距離為 108km，太陽的半徑為 105 km。 當入射輻射信號為高速的迅變信號或脈沖時，末 3級倍增極電流變化會引起較大 UDD的變化，引起光電倍增管增益的起伏，將破壞信息的變換。例如，當要求輸出電流增益穩(wěn)定度為 1%時，則要求電源電壓穩(wěn)定度應高于 %。因此，電阻鏈分壓器中流過每級電阻的電流并不相等，但是，當流過分壓電阻的電流 IR遠遠大于 Ia時，即 IR ＞＞ Ia時，流過各分壓電阻 Ri的電流近似相等。最常用的分壓器是采用一組電阻跨接在陰極與陽極之間。如第 1級輸出的散粒噪聲電流為 )1(2)( 112nk1k21nk2n D 1 ???? ????? IfqIII第 2級輸出的散粒噪聲電流為 )1(2)( 212212nk21k22n D 12n D 2 ???????? ?????? IfqIII第 n級倍增極輸出的散粒噪聲電流為 )(1 11nn1nnnn3212nk2n D n ?????????? ??? ?? ????? II為簡化問題，設各倍增極的發(fā)射系數(shù)都等于 δ （各倍增極的電壓相等時發(fā)射系數(shù)相差很?。r，則倍增管末倍增極輸出的散粒噪聲電流為 fGqII ??? 12 2k2nD n ? ?fGqIIn?? ???112 1k2nD n ??1?n? 通常 δ 在 3~6之間， 接近于 1，并且， δ 越大， 越接近于 1。 (2)外因，光電倍增管輸出信號電流在負載電阻上的壓降對末級倍增極電壓產(chǎn)生負反饋和電壓的再分配都可能破壞輸出信號的線性。 當陽極電壓增大到一定程度后，被增大的電子流已經(jīng)能夠完全被陽極所收集，陽極電流 Ia與入射到陰極面上的光通量 φ 成線性關系而與陽極電壓的變化無關。因它的靈敏度高，光電倍增管允許測量非常小的光通量，或所需放大器的級數(shù)可以較少。同時還要注意環(huán)境溫度對光電倍增管光譜相應的影響。理想光電倍增管的增益 G與電子發(fā)射系數(shù) δ 的關系為 NG ?? 當考慮到光電陰極發(fā)射出的電子被第 1倍增極所收集，其收集率為 f， 且每個倍增極都存在收集率 ,稱為倍增極間的傳遞效率 g,因此，增益 G應修正為 n)( ?gfG ? 對于非聚焦型光電倍增管 , f近似為 90%。但極間電壓較高時，有的電子可能越級穿過，收集率較低，渡越時間差異較大。 氧化的銀鎂合金材料也具有二次電子發(fā)射功能，它與銻化銫相比二次電子發(fā)射能力稍差些，但它可以工作在較強電流和較高的溫度（ 150℃ ）。 ② 內(nèi)二次電子中有一部分它的初速度的方向指向倍增極材料表面 , 這部分內(nèi)二次電子向表面運動 ,在運動過程中因散射而損失一部分 能量。因此倍增系統(tǒng)是決定整管靈敏度最關鍵的部分。制作光電陰極的材料多是化合物半導體，它決定了倍增管光譜特性的長波閾值，同時也決定了整管的靈敏度。 h? K A D1 D2 Dn R1 R2 Rn Rl V0 二．組成部分 光窗 光窗是入射光的通道，是對光吸收較多的部分。 一．結構與原理 光電倍增管由光窗、光電陰極、電子光學系統(tǒng)、電子倍增系統(tǒng)和陽極等五個主要部分組成，其外形如圖。光電管的截止 頻率通常在百兆赫量級。 陽極 是金屬環(huán)