真空光電器ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-11 04:49 本頁面
【文章內容簡介】 數：靈敏度、電流放大倍數、伏安特性。 陰極的光譜靈敏度取決于光電陰極和窗口的材料性質。陽極的光譜靈敏度等于陰極的光譜靈敏度與光電倍增管放大系數的乘積，而其光譜響應曲線基本上與陰極的相同。(1)光譜響應 靈敏度 是衡量光電倍增管探測光信號能力的一個重要參數 :包括光譜響應 ,陰極靈敏度 ,陽極靈敏度 .三 PMT的主要特性參數1． 靈敏度(2)陰極靈敏度 陰極的光照靈敏度定義為光陰極產生的光電流與入射到它上面的光通量之比 陽極光照靈敏度表示光電倍增管在接收分布溫度為2856K的光輻射時陽極輸出信號電流與入射到陰極上的光通量之比(3)陽極靈敏度 與陰極靈敏度相對應，陽極靈敏度也有藍光靈敏度、紅光靈敏度及單色靈敏度 陽極的光譜響應曲線基本上與陰極的相同。 C是常數； k值與倍增極的材料和結構有關，一般為~。Ud為倍增極之間電壓。 光電倍增管倍增極的二次電子發(fā)射系數 是倍增極間電壓的函數，有以下關系 :放大倍數與光電倍增管所加電壓 U的關系為 : 可知：光電倍增管的放大倍數隨所加電壓的 kN次方指數變化 可得出結論：電壓的穩(wěn)定度應比測量精度高一個數量級，為什么？例如 :要求系統(tǒng)測量精度為 1%,那么所用電源電壓的穩(wěn)定度應為%其中為什么呢！ 暗電流來源：陰極或其他零件的熱發(fā)射、極間歐姆漏電、殘余氣體以及場致發(fā)射等的再生效應。(2) 歐姆漏電是指光電倍增管內支撐電極的絕緣體如玻璃芯柱、陶瓷片、塑料管基等在高電壓下的漏電流。絕緣體的電阻率很高 ,但是管內吸附有多余的堿金屬或者管外被其他贓物污染時 ,表面電阻降低 ,歐姆漏電便增加. 低電壓時，暗電流由漏電流決定；電壓較高時，主要是熱電子發(fā)射；(3) 當光電倍增管的工作電壓很高時，可能產生電極尖端的場致發(fā)射和殘余氣體離子發(fā)射 。 電壓再大，則導致場致發(fā)射和殘余氣體離子發(fā)射，使暗電流急劇增加，甚至可能發(fā)生自持放電 實際使用中，為了得到比較高的 S/N， 所加的電源電壓必須適當，一般工作在右圖的 b段(1) 熱電子發(fā)射是光電倍增管暗電流的主要部分。 3．暗電流 PMT的暗電流是指在施加規(guī)定的電壓后，在無光時的陽極電流。暗電流決定了光電倍增管的極限靈敏度。暗電流主要來源 :陰極 ,歐姆漏電和電極尖端場致發(fā)射 。 暗電流的產生與電源電壓有密切關系強調 :看書時注意理解 :離子反饋 ,光反饋和自持放電電極間氣體被擊穿后 ,即使沒有外界電離因素作用 ,仍能保持電離 ,使放電持續(xù)的現(xiàn)象圖中，當陽極電壓大于一定值后 ,陽極電流趨向飽和，與入射到陰極面上的光通量成線性關系。 (2)當入射光通量一定時，陽極電流與最后一級倍增極和陽極之間電壓 (陽極電壓 UP)的關系稱為陽極伏安特性 .下圖為不同光通量下測得的陽極伏安特性。 (1) 當入射光通量一定時，陰極光電流與陰極和第一倍增極之間電壓 (陰極電壓 UK)的關系稱為陰極伏安特性。下圖為不同光通量下測得的陰極伏安特性。5．伏安特性從圖可見，當陰極電壓大于一定值 (幾十伏 )后，陰極電流開始趨向飽和，飽和電流與入射光通量成線性關系。 光電倍增管會受到周圍環(huán)境磁場的影響。磁場會使本來由靜電場確定的電子軌跡產生偏移。這種現(xiàn)象在陰極到第一倍增極區(qū)域最為明顯，因為在這一區(qū)域，電子路徑最大。在磁場的作用下電子運動偏離正常軌跡，引起光電倍增管靈敏度下降，噪聲增加。 光電倍增管的穩(wěn)定性是指在恒定光照情況下，陽極電流隨時間的變化。光電倍增管的穩(wěn)定性與工作電流、極間電壓、運行時間、環(huán)境條件和光照情況等許多因素有 關。 光電倍增管的時間響應主要是由從光陰極發(fā)射光電子、經過倍增極放大到到達陽極的渡越時間，以及由每個光電子之間的渡越時間差決定的。 光電倍增管的時間響應通常用陽極輸出脈沖的上升、下降時間、電子的渡越時間及渡越時間離散來表示。 光電倍增管的噪聲主要有光電器件本身的散粒噪聲和熱噪聲、負載電阻的熱噪聲、光電陰極和倍增極發(fā)射時的閃爍噪聲等。散粒噪聲中一大部分是暗電流被倍增引起的。 光電倍增管具有很寬的動態(tài)范圍，能夠在很大光強變化范圍內保持線性。但如果入射光強過大，輸出信號電流就會偏離理想的線性。 為了使光電倍增管能正常工作，通常在陰極 (K)和陽極（ P） 之間加上近千伏的高壓。為保證光電子能被有效地收集，光電流通過倍增系統(tǒng)能得到有效放大，還需將高壓在陰極、聚焦極、倍增極和陽極之間按一定規(guī)律進行分配。 當入射光或者所加電壓以階躍函數變化時，光電倍增管并不能輸出完全相同的階躍函數信號，這種現(xiàn)象稱為 “滯后 ”。滯后效應主要由于電子偏離設計的軌跡以及倍增極的陶瓷支架和玻殼等靜電作用引起的。 減小噪聲和暗電流的常用有效方法是制冷。制冷對降低其它光電器件的噪聲很有效。 目前由于分別采用了近貼柵網和微通道板代替普通的倍增極結構，這些類型的光電倍增管抗磁場干擾能力得到很大的加強，可在磁場強度很強的環(huán)境中使用。四 光電倍增管的供電和信號輸出電路 PMT必須工作在高壓狀態(tài)下，一般電源電壓的穩(wěn)定性應比 PMT所要求的穩(wěn)定性約高 10倍。在精密的光輻射測量中，通常要求電源電壓的穩(wěn)定度達到 ％～ ％。 PMT常用一種體積小巧的高壓電源模塊 :輸入直流電壓為 +15伏，可獲得上千伏的負高壓輸出，電壓穩(wěn)定度為%～ %。 也可以通過微機編程自動設定高壓，根據測量的光信號強度可自動調整 PMT測量系統(tǒng)靈敏度。 該部分為調節(jié)控制端的電阻或電壓值，輸出的電壓可在 200V至 1
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