【文章內容簡介】 端而不需隔直電容，便于用直流法測量陽極輸出電流，能響應變化極緩慢的光源。 ?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，會干擾管內原來的電位分布而使工作不穩(wěn)定，增大陽極暗電流和噪聲。 ?如果靠近管殼處再加一個屏蔽罩，并將它連接到陰極電位上，則要注意安全。 除了對管子暗電流和噪聲有苛刻的要求外，一般采用負高壓供電。當要求倍增極作為信號輸出極時，可采用中間接地法，這時的輸出比陽極輸出幅度小。 光電倍增管的靈敏度高 ，但由于需要高壓直流電源、價貴體積大、經不起機械沖擊等缺點，應力求用半導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 “ 建立時間 ” ， 最好在正式工作半小時前就加上高壓 ， 并給以一定光照 ， 使光電倍增管達到穩(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，但沒有倍增極，光子入射在陰極所打出的電子，直接由陽極接收而形成電流。 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等特點，使它在光譜探測和極微弱快速光信息的探測等方面成為首選的光電探測器。 光電倍增管的供電電路種類很多，可以根據(jù)應用的情況設計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個電阻構成電阻鏈分壓器 ， 分別向 10級倍增極提供電壓 UDD。 考慮到光電倍增管各倍增極電子倍增效應，各級電子流按放大倍率分布，陽極電流 Ia最大。電阻鏈分壓器中流過每級電阻的電流并不相等，但當流過分壓電阻的電流 IR遠遠大于 Ia時，即 IR ＞＞ Ia時，流過各分壓電阻 Ri的電流近似相等。工程上常設計 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，倍增管溫度升高導致性能的降低，以至于溫升太高而無法工作。 選定電流后，可以計算出電阻鏈分壓器的總阻值 R 電阻鏈的設計 R=Ubb/IR 各分壓電阻 Ri 為 Rbbi 1 .5 )(N IUR??而 R1應為 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的要求可以設計出極間供電電壓 UDD與電源電壓 Ubb。 ( 0 . 2 ) UG ? nDDn( 0 . 0 2 5 ) UG ?由 可以計算出 UDD與 Ubb。 3. 末極的并聯(lián)電容 當入射輻射信號為高速的迅變信號或脈沖時，末 3級倍增極電流變化會引起較大 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個電容 CC2與 C3，通過電容的充放電過程使末 3級電壓穩(wěn)定。 電容 C C2與 C3的計算公式為 DDam1 LN70UIC ?? 式中 N為倍增極數(shù)， Iam為陽極峰值電流， τ 為脈沖的持續(xù)時間， UDD為極間電壓， L為增益穩(wěn)定度的百分數(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)定度的關系 DDUUNGG ???bbUUNGG ???對銻化銫倍增極 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 Uo=GSkφ vRL，因此，輸出信號的穩(wěn)定度與增益的穩(wěn)定度有關 bbbbUUnGGUU ?????對銀鎂合金倍增極 在實際應用中常常對電源電壓穩(wěn)定度的要求簡單地認為高于輸出電壓穩(wěn)定度一個數(shù)量級。例如，當要求輸出電壓穩(wěn)定度為 1%時，則要求電源電壓穩(wěn)定度應高于 %。 例 41 設入射到 PMT上的最大光通量為 φ v=12 106lm，當采用 GDB235型倍增管為光電探測器，已知 它的倍增級數(shù) 為 8級，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時的輸出電壓幅度不低于 ，試設計該 PMT的變換電路。若供電電壓的穩(wěn)定度只能做到 %，試問該 PMT變換電路輸出信號的穩(wěn)定度最高能達到多少？ 根據(jù)題目對輸出電壓幅度的要求和 PMT的噪聲特性，可以選擇陽極電阻 Ra=82kΩ，陽極電流應不小于 Iamin，因此 解 (1) 首先計算供電電源的電壓 Iamin=UO/Ra= /82 kΩ= 入射光通量為 106lm時的陰極電流為 IK= SKφv=40 106 106=24 106μA 此時， PMT的增益 G應為 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，每一級的增益 δ= (2) 計算偏置電路電阻鏈 的阻值 偏置電 路采用如圖 48所示的供電電路 ， 設流過電阻鏈的電流為 IRi， 流過陽極電阻 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時的最大允許光通量。 本章問題 ，陽極光照靈敏度為 ，要求長期使用時陽極允許電流限制在 以內。 （ 1）陽極面上允許的最大光通量。 （ 2）光陽極電阻為 時，最大輸出電壓。 （ 3）已知該光電倍增管為 10級 Ce3Sb倍增極，倍增系數(shù) ，計算它供電電壓 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 光電倍增管的應用 一、 光譜學 利用光吸收原理