【正文】 低于真空能級，其差值為 Ea。 它的特點是對近紅外輻射靈敏。A/W或 A/W） 10 （ 2） 積分靈敏度 定義：在某波長范圍內(nèi)的積分輻射作用于光電陰極時，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，其強度相當于 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。如果在這么短的時間內(nèi)能夠運動到真空界面，自然能逸出。 陽極 是金屬環(huán)或金屬網(wǎng)，置于光電陰極的對面，加正的高電壓，用來收集從陰極發(fā)射出來的電子?？梢宰詣涌刂乒怆婈帢O電壓，改善在環(huán)境光線過強或有照明的情況下的夜視效果。設(shè)計時根據(jù)透過波長的要求來選用。特點為倍增極大，其 輸出一致性較好，宜作微弱光信號探測 ： 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（ 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)計出極間供電電壓 UDD。因此，它在微光探測、快速光子計數(shù)和微光時域分析等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 85 （ 1）塵埃粒子計數(shù)器 塵埃粒子計數(shù)器檢測大氣或室內(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，完成對低水平的 α射線和 γ射線的檢測。 （ 2）空氣浴計數(shù)器 宇宙線與地球大氣撞擊時，同大氣原子發(fā)生作用，生成二次粒子，并進一步生成三次粒子。 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)和陽極。二次粒子通過諸如氣體這種介質(zhì)時，具有一定能量的電荷粒子會發(fā)出契倫柯夫光，測定這種光的發(fā)射角度，可以識別電荷粒子。將含有放射性同位素物質(zhì)溶于有機閃爍體內(nèi)，并置于兩個光電倍增管之間，兩個光電倍增管同時檢測有機閃爍體的發(fā)光。由于拉曼發(fā)光極其微弱，因此檢測工作需要復(fù)雜的光路系統(tǒng)，并且采用單光子計數(shù)法。實際上， 較大的負載電阻會導(dǎo)致 頻率響應(yīng) 和輸出線性的 惡化。工程上常設(shè)計 IR大于等于10倍的 IA電流。減小陽極電流會顯著減弱疲勞現(xiàn)象。 fGeII m ?? a2nD n 259 總噪聲電流為 fGeIR fkTI mn ???? aa2 24在設(shè)計光電倍增管電路時，總是力圖使負載電阻的熱噪聲遠小于散粒噪聲 　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，只要陽極負載電阻 Ra滿足 ??? k522kT4aamGqIR 即可達到 實際應(yīng)用中，陽極電流常為微安級，為使陽極得到適當?shù)妮敵鲭妷?，陽極電阻總要大于 52kΩ 60 fGeII m ?? a2n 2由 SfGeIE N I m?? a261 6. 伏安特性 （１）陰極伏安特性 當入射光通量一定時，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方面。 負電子親和勢材料 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 200。 ?其價格一般在千元以上。由于高靈敏度負電子親和勢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)達國家手中，一些國家只能依賴進口。 25 光電管的工作原理 充氣型光電管 光生電子在電場的作用下運動，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陰極， 可從其光電發(fā)射過程進行分析。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的關(guān)系曲線稱為光譜響應(yīng) 。量子效率不高，峰值處約 %～ 1%左右。價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 （受激電子能量超過導(dǎo)帶底的電子）。 或充氣 真空型光電管 當入射光透過光窗照射到光電陰極面上時，光電子從陰極發(fā)射出去，在陰極和陽極之間的電場作用下作加速運動，被高電位的陽極收集，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?，F(xiàn)在還出現(xiàn) 了針對高能物理實驗用的可以廣角度捕 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）陽極伏安特性 當入射光通量一定時，陽極電流 Ia與陽極和末級倍增極之間電壓 (陽極電壓 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始光照的短時間內(nèi)（幾秒或幾十秒），陽極輸出電流存在短暫的不穩(wěn)定，這種現(xiàn)象稱為滯后效應(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法工作。 77 若負載電阻為 Ra，光電倍增管陽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)，可以用極細的電子、離子、光或 X射線的束流，入射到物質(zhì)表面，對表面發(fā)出的電子、離子、 X射線等進行測定來分析。 （ 4）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。 94 、正電子衰變實驗，宇宙線檢測 （ 1）中微子實驗 用于研究太陽中微子、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、陽極靈敏度、光譜響應(yīng)、增益、伏安特性和響應(yīng)時間等。光電倍增管探測到契倫柯夫光，可以解析粒子的飛來方向、能量等。 89 （ 1）區(qū)域檢測儀 可以連續(xù)地檢測環(huán)境輻射水平。電子、離子、 X射線一般采用電子倍增器或 MCP來測定。 ?截止頻率 fc的限制 ?輸出線性 78 實 例 1 79 實 例 2 The multianode position sensitive photomultiplier tube(PSPMT) 參考文獻：趙翠蘭等， 多陽極位置靈敏光電倍增管位置讀出電路的設(shè)計實現(xiàn)， 原子核物理