【正文】 低于真空能級(jí)，其差值為 Ea。 它的特點(diǎn)是對(duì)近紅外輻射靈敏。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。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。 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。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。 陽(yáng)極 是金屬環(huán)或金屬網(wǎng)，置于光電陰極的對(duì)面，加正的高電壓，用來(lái)收集從陰極發(fā)射出來(lái)的電子?？梢宰詣?dòng)控制光電陰極電壓，改善在環(huán)境光線過(guò)強(qiáng)或有照明的情況下的夜視效果。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)透過(guò)波長(zhǎng)的要求來(lái)選用。特點(diǎn)為倍增極大，其 輸出一致性較好，宜作微弱光信號(hào)探測(cè) ： 倍增極由 1/4圓弧盒組成，前面接有金屬網(wǎng)。 要求： ?具有較高的電子收集率（多采用柵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）； ?能承受較大的電流密度； ?并且在陽(yáng)極附近的空間不至于產(chǎn)生 空間電荷效應(yīng) 。 （ 2） 熱發(fā)射 由于光電陰極材料的光電發(fā)射閾值較低，容易產(chǎn)生熱電子發(fā)射，即使在室溫下也會(huì)有一定的熱電子發(fā)射，并被電子倍增系統(tǒng)倍增。 62 7. 線性 造成非線性的原因 : ?內(nèi)因 —— 空間電荷 、光電陰極的電阻率、聚集或收集率的變化； ?外因 —— 光電倍增管輸出信號(hào)電流在負(fù)載電阻上的壓降對(duì)末級(jí)倍增極電壓產(chǎn)生負(fù)反饋和電壓的再分配都可能破壞輸出信號(hào)的線性（ 分壓器效應(yīng) ）。該 δ函數(shù)的光脈沖寬度一般小于 50ps。因此，根據(jù)增益 G的要求可以設(shè)計(jì)出極間供電電壓 UDD。因此，它在微光探測(cè)、快速光子計(jì)數(shù)和微光時(shí)域分析等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 85 （ 1）塵埃粒子計(jì)數(shù)器 塵埃粒子計(jì)數(shù)器檢測(cè)大氣或室內(nèi)環(huán)境中懸浮的粉塵或粒子的密度。它采用光電倍增管與閃爍體組合的方式，完成對(duì)低水平的 α射線和 γ射線的檢測(cè)。 （ 2）空氣浴計(jì)數(shù)器 宇宙線與地球大氣撞擊時(shí)，同大氣原子發(fā)生作用，生成二次粒子，并進(jìn)一步生成三次粒子。 光電倍增管必須高壓供電，一般采用電阻分壓方式。 氦氣會(huì)穿透石英管殼，從而使噪聲值升高。 光電倍增管由五部分構(gòu)成：光電窗口、光電陰極、電子光學(xué)系統(tǒng)、電子倍增系統(tǒng)和陽(yáng)極。二次粒子通過(guò)諸如氣體這種介質(zhì)時(shí)，具有一定能量的電荷粒子會(huì)發(fā)出契倫柯夫光，測(cè)定這種光的發(fā)射角度，可以識(shí)別電荷粒子。將含有放射性同位素物質(zhì)溶于有機(jī)閃爍體內(nèi)，并置于兩個(gè)光電倍增管之間，兩個(gè)光電倍增管同時(shí)檢測(cè)有機(jī)閃爍體的發(fā)光。由于拉曼發(fā)光極其微弱，因此檢測(cè)工作需要復(fù)雜的光路系統(tǒng)，并且采用單光子計(jì)數(shù)法。實(shí)際上， 較大的負(fù)載電阻會(huì)導(dǎo)致 頻率響應(yīng) 和輸出線性的 惡化。工程上常設(shè)計(jì) IR大于等于10倍的 IA電流。減小陽(yáng)極電流會(huì)顯著減弱疲勞現(xiàn)象。 fGeII m ?? a2nD n 259 總噪聲電流為 fGeIR fkTI mn ???? aa2 24在設(shè)計(jì)光電倍增管電路時(shí)，總是力圖使負(fù)載電阻的熱噪聲遠(yuǎn)小于散粒噪聲 　R fkTa4 ? ＜＜ fGeIm ?a2設(shè)光電倍增管的增益 G=104，暗電流 Ia=1014A，在室溫300K情況下，只要陽(yáng)極負(fù)載電阻 Ra滿足 ??? k522kT4aamGqIR 即可達(dá)到 實(shí)際應(yīng)用中，陽(yáng)極電流常為微安級(jí)，為使陽(yáng)極得到適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷海?yáng)極電阻總要大于 52kΩ 60 fGeII m ?? a2n 2由 SfGeIE N I m?? a261 6. 伏安特性 （１）陰極伏安特性 當(dāng)入射光通量一定時(shí)，陰極光電流 Ik與陰極和第一倍增極之間的電壓 Uk（陰極電壓）的關(guān)系。光電倍增管的暗電流值在正常應(yīng)用的情況下是很小的，一般為 1016～ 1010A， 是所有光電探測(cè)器件中暗電流最低的器件。金屬通道型光電倍增管適用于位置靈敏度要求比較高的探測(cè)方面。 負(fù)電子親和勢(shì)材料 GaP[Cs]，具有更高的二次電子發(fā)射功能，在電壓為 1000V時(shí)，倍增系數(shù)可大于 50或高達(dá) 200。 ?其價(jià)格一般在千元以上。由于高靈敏度負(fù)電子親和勢(shì)光電陰極制作難度大，所以目前該技術(shù)掌握在少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家手中，一些國(guó)家只能依賴(lài)進(jìn)口。 25 光電管的工作原理 充氣型光電管 光生電子在電場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)，途中與惰性氣體原子碰撞而電離，電離又產(chǎn)生新的電子，它與光電子一起都被陽(yáng)極收集，形成數(shù)倍于真空型光電管的光電流 。 NEA陰極的量子效率高于正電子親和勢(shì)陰極， 可從其光電發(fā)射過(guò)程進(jìn)行分析。光譜范圍在 300 nm到 1200 nm之間。即 λp,λe,NN??? 量子效率和光譜靈敏度是一個(gè)物理量的兩種表示方法 。它們之間的關(guān)系為 ???? λe,λe,λe,Kλ1 2 4 0qhc/q/ SShΦI ???12 3. 光譜響應(yīng)曲線 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(zhǎng)的關(guān)系曲線稱(chēng)為光譜響應(yīng) 。量子效率不高，峰值處約 %～ 1%左右。價(jià)帶中的電子吸收光子能量，躍遷到導(dǎo)帶底以上，成為 熱電子 （受激電子能量超過(guò)導(dǎo)帶底的電子）。 或充氣 真空型光電管 當(dāng)入射光透過(guò)光窗照射到光電陰極面上時(shí)，光電子從陰極發(fā)射出去，在陰極和陽(yáng)極之間的電場(chǎng)作用下作加速運(yùn)動(dòng)，被高電位的陽(yáng)極收集，其光電流的大小主要由陰極靈敏度和入射輻射的強(qiáng)度決定。第三代管為了防止離子反饋損壞精致的光電陰極，都鍍有一層離子障膜。現(xiàn)在還出現(xiàn) 了針對(duì)高能物理實(shí)驗(yàn)用的可以廣角度捕 獲入射光的大尺寸半球形光窗的光電倍增管。 41 （ b） 倍增極結(jié)構(gòu) 非聚焦型 ：倍增極間的電子束是平行的。 ： 將上述結(jié)構(gòu)中的兩種結(jié)構(gòu)相互混合而形成的復(fù)合型結(jié)構(gòu)。 影響暗電流的主要因素： 54 （ 1） 歐姆漏電 歐姆漏電主要指光電倍增管的電極之間玻璃漏電、管座漏電和灰塵漏電等。 （ 2）陽(yáng)極伏安特性 當(dāng)入射光通量一定時(shí)，陽(yáng)極電流 Ia與陽(yáng)極和末級(jí)倍增極之間電壓 (陽(yáng)極電壓 Ua)的關(guān)系。 65 （ 2） 滯后效應(yīng)（ Hysteresis） 在光電倍增管加上高壓或開(kāi)始光照的短時(shí)間內(nèi)（幾秒或幾十秒），陽(yáng)極輸出電流存在短暫的不穩(wěn)定，這種現(xiàn)象稱(chēng)為滯后效應(yīng)。 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(wú)法工作。 77 若負(fù)載電阻為 Ra，光電倍增管陽(yáng)極和其它電極之間的靜電電容量以及由于布線等引起的雜散電容量的總和為 Cs，則輸出線路響應(yīng)截止頻率 fc： 上式可以看到，盡管光電倍增管和放大器有極快的響應(yīng)時(shí)間，輸出線路響應(yīng)也將受到截止頻率 fc的限制。 84 固體表面分析 固體表面的成分和結(jié)構(gòu)，可以用極細(xì)的電子、離子、光或 X射線的束流，入射到物質(zhì)表面，對(duì)表面發(fā)出的電子、離子、 X射線等進(jìn)行測(cè)定來(lái)分析。 （ 4）臨床檢查 通過(guò)對(duì)血液、尿液中微量的胰島素、激素、殘留藥物及病毒等對(duì)于抗原、抗體的作用特性，進(jìn)行臨床身體檢查、診斷治療效果等。 94 、正電子衰變實(shí)驗(yàn)，宇宙線檢測(cè) （ 1）中微子實(shí)驗(yàn) 用于研究太陽(yáng)中微子、宇宙線粒子物理學(xué)。 光電倍增管的工作原理：入射光子由窗口入射到光電陰極上，光電陰極將光子變成電子，電子光學(xué)系統(tǒng)將電子收集到電子倍增系統(tǒng)的第一極，經(jīng)電子倍增系統(tǒng)放大后經(jīng)陽(yáng)極輸出。因此，在使用和存放中避免將光電倍增管暴露在有氦氣存在的環(huán)境中。 光電倍增管的性能參數(shù)主要有：陰極靈敏度、陽(yáng)極靈敏度、光譜響應(yīng)、增益、伏安特性和響應(yīng)時(shí)間等。光電倍增管探測(cè)到契倫柯夫光，可以解析粒子的飛來(lái)方向、能量等。 89 （ 1）區(qū)域檢測(cè)儀 可以連續(xù)地檢測(cè)環(huán)境輻射水平。電子、離子、 X射線一般采用電子倍增器或 MCP來(lái)測(cè)定。 ?截止頻率 fc的限制 ?輸出線性 78 實(shí) 例 1 79 實(shí) 例 2 The multianode position sensitive photomultiplier tube(PSPMT) 參考文獻(xiàn)：趙翠蘭等， 多陽(yáng)極位置靈敏光電倍增管位置讀出電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)， 原子核物理