【正文】 電管分為 真空光電管和充氣光電管 。如果在這么短的時(shí)間內(nèi)能夠運(yùn)動(dòng)到真空界面，自然能逸出。 經(jīng)過特殊處理的陰極稱作負(fù)電子親和勢(shì) (NEA) 光電陰極 . 20 采用特殊工藝，例如在重?fù)诫s P型硅表面涂一薄層 CsO2，可形成 NEA材料。 鉍銀氧銫光電陰極制作方法很多，四種元素可以有不同的結(jié)合次序，如 BiAgOCs, BiOAgCs, AgBiOCs等。雙堿陰極 銻鉀鈉（ Na2KSb），銻銫鉀（ K2CsSb） ； 三堿陰極 銻鉀鈉銫（ NaKSb Cs） 14 2. 銀氧銫與鉍銀氧銫光電陰極 銀氧銫 (AgOCs)陰極是最早使用的實(shí)用光陰極。一般光電發(fā)射陰極的暗電流極低，其強(qiáng)度相當(dāng)于 1016~1018A/cm2的電流密度。 λe,Ke, ΦIS ??（ 181。A/W或 A/W） 10 （ 2） 積分靈敏度 定義：在某波長(zhǎng)范圍內(nèi)的積分輻射作用于光電陰極時(shí)，光電陰極輸出電流 Ik與入射輻射通量 φ e之比。 13 二、光電陰極材料 1. 單堿與多堿銻化物光陰極 單堿： 金屬銻（ Sb）與堿金屬鋰（ Li）、鈉（ Na）、鉀（ K）、銣 (Rb)、銫（ Cs）中的一種化合，能形成具有穩(wěn)定光電發(fā)射的發(fā)射體。 它的特點(diǎn)是對(duì)近紅外輻射靈敏。 量子效率可達(dá) 10％， 約為 Cs3Sb光電陰極的一半，其優(yōu)點(diǎn)是 光譜響應(yīng)與人眼相匹配 。NEA發(fā)射體和常規(guī)光電發(fā)射體的表面，電子狀態(tài)是類似的，導(dǎo)帶底上的電子能量都低于真空能級(jí)，其差值為 Ea。但是熱電子的逸出深度只有幾十納米，絕大部分電子來不及到達(dá)真空界面，就已經(jīng)落到導(dǎo)帶底變成冷電子了。真空光電管主要由光電陰極和陽(yáng)極兩部分組成，因管內(nèi)常被抽成真空而稱為真空光電管。 27 優(yōu)點(diǎn)： ?光電陰極面積大，靈敏度較高，一般積分靈敏度可達(dá) 20～ 200μA/lm； ?暗電流小，最低可達(dá) 1014A； ?光電發(fā)射弛豫過程極短 缺點(diǎn)： ?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 光電管的特點(diǎn) 28 二、像增強(qiáng)管（像管） 由安裝在高真空管殼內(nèi)的光電陰極、電子透鏡（有靜電聚焦和磁聚焦兩種）和熒光屏三部分組成。通道電子倍增器的電子增益與管壁內(nèi)的電子發(fā)射材料有關(guān)，與通道的長(zhǎng)徑比有關(guān)，與電壓有關(guān)，但與通道的大小無關(guān)，所以可以做的極小，將其并列起來組成陣列，就可以用來傳遞顯示圖象了。無暈成像可以極大的減少由電子在像增強(qiáng)管的光電陰極到板的空隙中散射而引起的光暈。 ?單價(jià)比較便宜（一般數(shù)百元 /只），在分光光度計(jì)、旋光儀和常規(guī)光度測(cè)定方面具有廣泛的應(yīng)用。常采用的窗口材料有鈉鈣玻璃、硼硅玻璃、紫外玻璃、熔石英玻璃和氟化鎂玻璃。 39 （ 4）倍增系統(tǒng) 二次電子發(fā)射： 具有一定能量的電子入射到倍增極后，將激發(fā)二次電子，一般產(chǎn)生的二次電子數(shù) N2大于入射電子數(shù) N1 ，這種現(xiàn)象稱為二次電子發(fā)射，通常用 二次發(fā)射系數(shù)（倍增系數(shù)） δ定義： δ＝ N2 /N1 （ a）倍增極材料 一般，光電發(fā)射性能良好的陰極材料也是良好的二次發(fā)射體 40 銻化銫（ CsSb） 材料具有很好的二次電子發(fā)射功能，它可以在較低的電壓下產(chǎn)生較高的發(fā)射系數(shù)，電壓高于 400V時(shí)的 δ值可高達(dá) 10倍。特點(diǎn)是 體積小，均勻性、穩(wěn)定性較好， 對(duì)電源要求不嚴(yán)格，但 不宜于快速探測(cè)或要求線性電流大的探測(cè)。這種結(jié)構(gòu)的每個(gè)通道都是一個(gè)獨(dú)立的電子倍增器。 空間電荷限制電流 46 二、 光電倍增管的主要特性參數(shù) 陰極靈敏度 陰極光譜靈敏度 ：陰極電流 IK與入射單色輻射通量之比。 50 3. 電流放大倍數(shù) (增益 ) 在一定工作電壓下，電流增益就是光電倍增管的陽(yáng)極輸出電流 IA與陰極電流 IK的比值。正常工作時(shí)，它是暗電流的主要成份 KTthq4/5td eAETI ??降低光電倍增管的溫度是減小熱發(fā)射暗電流的有效方法。 56 暗電流溫度特性 暗電流與電源電壓關(guān)系 57 減小暗電流的方法 直流補(bǔ)償 在倍增管陽(yáng)極輸出回路中加上與暗電流方向相反的直流成份 致冷 電磁屏蔽法 磁場(chǎng)散焦法 PMT ＋ － VC Ib 選頻和鎖相放大 入射光調(diào)制，信號(hào)輸出選頻濾掉直流，鎖相放大提高信噪比 將倍增管裝在高導(dǎo)磁率的金屬圓筒中，防止周圍磁場(chǎng)干擾 合理利用磁場(chǎng)將陰極邊緣暗電流的電子散射掉 降低熱發(fā)射電子 58 5. 噪聲及最小可探測(cè)功率 ENI 散粒噪聲 閃爍噪聲 電阻熱噪聲 光電倍增管的噪聲主要由器件本身的散粒噪聲、閃爍噪聲和負(fù)載電阻的熱噪聲組成。 光電倍增管的線性一般由它的 陽(yáng)極伏安特性 表示 ，它是光電測(cè)量系統(tǒng)中的一個(gè)重要指標(biāo)。 2）疲勞：可逆。 一個(gè) δ函數(shù)的光脈沖（寬度一般小于 1ns）到達(dá)光電陰極和陽(yáng)極輸出脈沖電流達(dá)到最大值的時(shí)間間隔。 電路由 11個(gè)電阻構(gòu)成電阻鏈分壓器 ， 分別向 10級(jí)倍增極提供電壓 Ubb。 0 . 7 nDDn( 0 . 2 ) UG m ?nDDn( 0 . 0 2 5 ) UG m ?由 可以計(jì)算出 UDD。 ?12CC ? 213 ?CC ?DDam1 L100UnIC ??或 銻化銫 銀鎂合金 76 5. 信號(hào)輸出 光電倍增管輸出為電流信號(hào)，而與其相連的后續(xù)電路，一般是基于電壓信號(hào)而設(shè)計(jì)的，因此，常用一個(gè) 負(fù)載電阻 Ra來完成 電流 電壓 的轉(zhuǎn)換。 81 （ 2）原子吸收分光光度計(jì) 廣泛地應(yīng)用于微量金屬元素的分析。用光電倍增管檢測(cè)熒光的強(qiáng)度及光譜特性，可以定性或定量地分析樣品成份。它利用了塵埃粒子對(duì)光的散亂或 β 射線的吸收原理。光電倍增管通過光導(dǎo)和大面積 NaI（ Tl）組合成探測(cè)器。 （ 2）射線測(cè)量?jī)x 射線測(cè)量?jī)x采用光電倍增管與閃爍體組合的方式完成對(duì)低水平的 γ射線和 β射線的檢測(cè)。分色是用光電倍增管和濾光片，把彩色分解成三原色（紅、綠、蘭）和黑色，作為圖象數(shù)據(jù)讀出。這樣地增加下去，稱作空氣浴。 （ 2）熒光壽命測(cè)定 把激光作為激勵(lì)光源，測(cè)定樣品熒光強(qiáng)度的時(shí)間變化，用來研究樣品的分子結(jié)構(gòu)。當(dāng)使用陽(yáng)極接地的負(fù)高壓供電方式時(shí)，可以測(cè)量恒定和變化的光信號(hào)，但噪聲較大；當(dāng)采用陰極接地的正高壓供電方式時(shí)，只能測(cè)量變化的光信號(hào)。同時(shí)測(cè)量時(shí)應(yīng)注意選擇入射光通量范圍，使其工作在線性范圍，避免光電陰極疲勞，縮短壽命。 （ 6）在使用中需要冷卻光電倍增管時(shí)，應(yīng)經(jīng)常將光電倍增管的相關(guān)部件也進(jìn)行冷卻。 （ 2）由于光電倍增管的封裝尾管易受外力或振動(dòng)而損傷，故應(yīng)盡量保證其安全。 98 光電倍增管是利用光電子發(fā)射效應(yīng)和二次電子發(fā)射效應(yīng)制成的真空光電探測(cè)器，主要作用是進(jìn)行微弱光信號(hào)探測(cè)。 95 （ 1）天體 X線探測(cè) 來自宇宙的 X線中，含有很多揭開宇宙之謎的信息。 （ 2）契倫柯夫計(jì)數(shù)器 用于粒子撞擊反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的二次粒子識(shí)別的裝置。內(nèi)藏放射源、光電倍增管和閃爍體的探頭進(jìn)入井中，分析放射源被散射的以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的自然射線，判斷油井周圍的地層類型及密度。 88 （ 3）液體閃爍計(jì)數(shù) 液體閃爍計(jì)數(shù)應(yīng)用于年代分析和生物化學(xué)等領(lǐng)域。對(duì)人的眼睛來看是模糊的，而濁度計(jì)正是利用了光的透過折射和散射原理，并用數(shù)據(jù)來表示的裝置。這種散亂光（拉曼光）進(jìn)行分光測(cè)定，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性定量的分析。 光譜學(xué) （ 1）紫外 /可見 /近紅外分光光度計(jì) 光吸收原理 光通過物質(zhì)時(shí)使物質(zhì)的電子狀態(tài)發(fā)生變化，而失去部分能量，稱為吸收。因此，一般認(rèn)為負(fù)載電阻可以任意大地選取。但由于陰極處于負(fù)高壓，因屏蔽罩都是與機(jī)殼相連接地的，所以光、磁、電的屏蔽罩不能跟陰極靠的很近，至少間隔 1～2cm，使倍增管尺寸變大，同時(shí)陽(yáng)極輸出暗電流和噪聲較大。因此，電阻鏈分壓器中流過每級(jí)電阻的電流并不相等，但是，當(dāng)流過分壓電阻的電流 IR遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 IA時(shí)，即 IR IA時(shí)，流過各分壓電阻 Ri的電流近似相等。 67 10. 磁場(chǎng)特性 大部分光電倍增管都會(huì)受到周圍磁場(chǎng)環(huán)境的影響。如將使用一段時(shí)間后，靈敏度有所下降的倍增管在黑暗中放置幾小時(shí)，靈敏度又可恢復(fù)到原來狀態(tài)。 參考文獻(xiàn)：劉君紅 。 由光電陰極發(fā)射的偶然起伏和倍增極材料的變化引起，是一種 1/f噪聲（低頻噪聲）。這種效應(yīng)在工作電壓高時(shí)特別嚴(yán)