【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 端而不需隔直電容，便于用直流法測(cè)量陽(yáng)極輸出電流，能響應(yīng)變化極緩慢的光源。 ?光屏蔽和電磁屏蔽的金屬筒距離管殼至少要有 10～ 20毫米，否則屏蔽筒影響，會(huì)干擾管內(nèi)原來(lái)的電位分布而使工作不穩(wěn)定，增大陽(yáng)極暗電流和噪聲。 ?如果靠近管殼處再加一個(gè)屏蔽罩，并將它連接到陰極電位上，則要注意安全。 除了對(duì)管子暗電流和噪聲有苛刻的要求外，一般采用負(fù)高壓供電。當(dāng)要求倍增極作為信號(hào)輸出極時(shí)，可采用中間接地法，這時(shí)的輸出比陽(yáng)極輸出幅度小。 光電倍增管的靈敏度高 ，但由于需要高壓直流電源、價(jià)貴體積大、經(jīng)不起機(jī)械沖擊等缺點(diǎn)，應(yīng)力求用半導(dǎo)體光電器件和線性集成電路組合起采代替它。從目前講，因后者的受光面積小，受溫度的影響大，而且頻率響應(yīng)低等原因，還不能取代光電倍增管。 光電倍增管有一定的 “ 建立時(shí)間 ” ， 最好在正式工作半小時(shí)前就加上高壓 ， 并給以一定光照 ， 使光電倍增管達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài) 。 真空光電管和充氣光電管的工作原理與光電倍增管相似，但沒(méi)有倍增極，光子入射在陰極所打出的電子，直接由陽(yáng)極接收而形成電流。 光電倍增管的供電電路 電阻鏈分壓型供電電路 光電倍增管具有極高的靈敏度和快速響應(yīng)等特點(diǎn)，使它在光譜探測(cè)和極微弱快速光信息的探測(cè)等方面成為首選的光電探測(cè)器。 光電倍增管的供電電路種類很多，可以根據(jù)應(yīng)用的情況設(shè)計(jì)出各具特色的供電電路。本節(jié)介紹最常用的電阻分壓式供電電路。 如圖 48所示為典型光電倍增管的電阻分壓式供電電路 。 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 UDD。 考慮到光電倍增管各倍增極電子倍增效應(yīng)，各級(jí)電子流按放大倍率分布，陽(yáng)極電流 Ia最大。電阻鏈分壓器中流過(guò)每級(jí)電阻的電流并不相等，但當(dāng)流過(guò)分壓電阻的電流 IR遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 Ia時(shí)，即 IR ＞＞ Ia時(shí)，流過(guò)各分壓電阻 Ri的電流近似相等。工程上常設(shè)計(jì) IR大于等于 10倍的 Ia電流。 IR≥10Ia 選擇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。 選定電流后，可以計(jì)算出電阻鏈分壓器的總阻值 R 電阻鏈的設(shè)計(jì) R=Ubb/IR 各分壓電阻 Ri 為 Rbbi 1 .5 )(N IUR??而 R1應(yīng)為 R1= Ri 電源電壓 極間供電電壓 UDD直接影響著二次電子發(fā)射系數(shù) δ，或管子的增益 G。根據(jù)增益 G的要求可以設(shè)計(jì)出極間供電電壓 UDD與電源電壓 Ubb。 ( 0 . 2 ) UG ? nDDn( 0 . 0 2 5 ) UG ?由 可以計(jì)算出 UDD與 Ubb。 3. 末極的并聯(lián)電容 當(dāng)入射輻射信號(hào)為高速的迅變信號(hào)或脈沖時(shí)，末 3級(jí)倍增極電流變化會(huì)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。在末 3極并聯(lián) 3個(gè)電容 CC2與 C3，通過(guò)電容的充放電過(guò)程使末 3級(jí)電壓穩(wěn)定。 電容 C C2與 C3的計(jì)算公式為 DDam1 LN70UIC ?? 式中 N為倍增極數(shù)， Iam為陽(yáng)極峰值電流， τ 為脈沖的持續(xù)時(shí)間， UDD為極間電壓， L為增益穩(wěn)定度的百分?jǐn)?shù)。 ?12CC ?213 ?CC ? 電源電壓的穩(wěn)定度 可得到光電倍增管的電流增益穩(wěn)定度與極間電壓穩(wěn)定度的關(guān)系 DDUUNGG ???bbUUNGG ???對(duì)銻化銫倍增極 0 . 7 NDDN( 0 . 2 ) UG ? NDDN( 0 . 0 2 5 ) UG ?bbbbUUnGG ??? 由于光電倍增管的輸出信號(hào) Uo=GSkφ vRL，因此，輸出信號(hào)的穩(wěn)定度與增益的穩(wěn)定度有關(guān) bbbbUUnGGUU ?????對(duì)銀鎂合金倍增極 在實(shí)際應(yīng)用中常常對(duì)電源電壓穩(wěn)定度的要求簡(jiǎn)單地認(rèn)為高于輸出電壓穩(wěn)定度一個(gè)數(shù)量級(jí)。例如，當(dāng)要求輸出電壓穩(wěn)定度為 1%時(shí)，則要求電源電壓穩(wěn)定度應(yīng)高于 %。 例 41 設(shè)入射到 PMT上的最大光通量為 φ v=12 106lm，當(dāng)采用 GDB235型倍增管為光電探測(cè)器，已知 它的倍增級(jí)數(shù) 為 8級(jí)，陰極為 SbCs材料，倍增極也為 SbCs材料，SK=40μ A/lm， Ra=82kΩ. 若要求入射光通量在 6 106lm時(shí)的輸出電壓幅度不低于 ，試設(shè)計(jì)該 PMT的變換電路。若供電電壓的穩(wěn)定度只能做到 %，試問(wèn)該 PMT變換電路輸出信號(hào)的穩(wěn)定度最高能達(dá)到多少？ 根據(jù)題目對(duì)輸出電壓幅度的要求和 PMT的噪聲特性，可以選擇陽(yáng)極電阻 Ra=82kΩ，陽(yáng)極電流應(yīng)不小于 Iamin，因此 解 (1) 首先計(jì)算供電電源的電壓 Iamin=UO/Ra= /82 kΩ= 入射光通量為 106lm時(shí)的陰極電流為 IK= SKφv=40 106 106=24 106μA 此時(shí)， PMT的增益 G應(yīng)為 56m i n 10244 3 ???? ?KaIIGSbCs倍增極材料的增益 δ 與極間電壓 UDD有 DD )( U?? ?? ?U總電源電壓 Ubb為 Ubb=（ N+） UDD=741V NG ??N=8，每一級(jí)的增益 δ= (2) 計(jì)算偏置電路電阻鏈 的阻值 偏置電 路采用如圖 48所示的供電電路 ， 設(shè)流過(guò)電阻鏈的電流為 IRi， 流過(guò)陽(yáng)極電阻 Ra的最大電流為 Iam=GSKφvm= 105 40 106 12 106= 取 IRi≥10 Iam， 則 IRi=500μA 因此 ， 電阻鏈的阻值 Ri= UDD/ IRi=156kΩ 取 Ri=120 kΩ， R1==180 kΩ。 (3) 輸出信號(hào)電壓的穩(wěn)定度最高為 %05 %bbbb ????????UUnUU? ？如何降低暗電流？ ? 靈敏度？區(qū)別是什么？聯(lián)系是什么？ ? 100A/lm，陰極靈敏度為： 2mA/100mA時(shí)的最大允許光通量。 本章問(wèn)題 ，陽(yáng)極光照靈敏度為 ，要求長(zhǎng)期使用時(shí)陽(yáng)極允許電流限制在 以內(nèi)。 （ 1）陽(yáng)極面上允許的最大光通量。 （ 2）光陽(yáng)極電阻為 時(shí)，最大輸出電壓。 （ 3）已知該光電倍增管為 10級(jí) Ce3Sb倍增極，倍增系數(shù) ，計(jì)算它供電電壓 解 : (1) ? (2) ? (3) lmA / mlmA/60 Am6? ? DDU??lmlmA ASIISaaVVaa76m a x,m a x, 101/60106 ?? ??????? ??VRIU amO 337 1061060101 ?? ???????6 4 1 10//60128?????????mGlmAlmASSIIGkaka ?? ?DDU? ? ? ? VUNU DDbb 1 0 3 ???????? 3106044 光電倍增管的應(yīng)用 一、 光譜學(xué) 利用光吸收原理