【正文】 解 (1) %1?????DDDDUUKnGG%%11 ??????? KnG GU UDDDD (2)光電倍增管最后三級并聯(lián)電容值 DDa m a x1 Ln100UIKC ??? ? 100?? GG1001102022022011100 961 ??????? ??CpFC 3301 ?pFUCCDD 33012 ??? ?pFCCC ???? ?? 光電倍增管 GDB44F的陰極光照靈敏度為 ，陽極靈敏度為 50A/lm，要求長期使用時陽極允許電流限制在 2μA 以內(nèi)。求（ 1）陰極面上允許的最大光通量。（ 2）當(dāng)陽極電阻為 75KΩ 時，最大的輸出電壓。 （ 3）若已知該光電倍增管為 12級的 CsSb倍增極，其倍增系數(shù) ,計算它的供電電壓。 （ 4）當(dāng)要求輸出信號的穩(wěn)定度為 1%時，求高壓電源電壓的穩(wěn)定度。 解 (1) ? ? DDU??)lm(10450102/ 86AamVm??????? SI?(2)最大的輸出電壓 (3) VRIU Lao 36m a xm a x ??????? ?86 50 ????? ?KASSGCsSb倍增極材料的增益 δ 與極間電壓 UDD有 0 . 7DD )( U??V89 ???UNG ?? N=12，每一級的增益 δ = 總電源電壓 Ucc為 Ucc=（ N+） UDD= %1???????DDDDooUUKnGGUU(4) 輸出信號電壓的穩(wěn)定度最高為 %1%1 ?????DDDDUU 若 PMT的 SA=10A/lm,SK=20uA/lm,PMT為十一級 ,問各倍增極的平均倍增系數(shù)為多少 ? 167。 35 微通道板 光電倍增管 加有微通道板的光電倍增管具有比普通光電倍增管更高的靈敏度 ,能夠替代普通的光電倍增管用于需要高性能的場合。而且還具有對二維空間電子流圖像進(jìn)行放大的能力。 一．微通道板的結(jié)構(gòu)及工作原理 微通道板型光電倍增管是將上百萬的微小玻璃管（通道）彼此平行地集成為薄形盤片狀而形成的。這種結(jié)構(gòu)的每個通道都是一個獨(dú)立的電子倍增器。比任何分離電極的倍增極結(jié)構(gòu)都具有超快的時間響應(yīng)，并且當(dāng)采用多陽極輸出結(jié)構(gòu)時，這種結(jié)構(gòu)的光電倍增管具有極強(qiáng)的二維探測能力。 單根倍增微通道實(shí)際上是一塊通道內(nèi)壁具有良好的二次電子發(fā)射性能和一定導(dǎo)電性能的微細(xì)空心通道玻璃纖維面板。直徑 :15～ 40um,長度 :500um,長度與孔徑之比的典型值為 50。電子在細(xì)長的管內(nèi)徑中經(jīng)多次曲折可獲得 的增益。 87 1010 ～電子在細(xì)長的管內(nèi)徑中經(jīng)多次曲折可獲得 的增益。 87 1010 ～通道內(nèi)的二次電子發(fā)射 ? 將接受的微弱或幾乎不可見的輸入輻射圖像轉(zhuǎn)換成電子圖像 ? 使電子圖像獲得能量或數(shù)量增強(qiáng) ,并聚焦成像 ? 將增強(qiáng)的電子圖像轉(zhuǎn)換為可見的光學(xué)圖像 二．微通道板的增益與自飽和 ? 若微通道管的長度為 L,內(nèi)徑為 d,工作中施加于管道兩端的電壓為 Vt。二次電子的初速為 vos,其相應(yīng)的加速電壓為 Vos,則 : ? ? 21/2 meVv osos ?二次電子到達(dá)對面管壁所需的時間 ? ? 212/ osos eVmdvdt ??二次電子在相鄰兩次碰撞間沿管軸方向移動的距離 LVdVatsost???421 22管壁材料的平均倍增系數(shù) δ=KV C 相鄰兩次碰撞間二次電子所獲得的加速電位 222244 LVdVLVdVLVSEVostosttC ????224 ?ostC VVV ?令通道的相對孔徑 (長度與內(nèi)徑之比 )α=L/d 電子發(fā)生碰撞的次數(shù)為 tosVVsLn 24 ???CosVVostnostVKVVKVG242222e x p44????? ??????????????????電流增益 電流增益與通道板的相對口徑 α, 工作電壓 Vt,及接收效率 (上通道開口面積與總面積之比 )有關(guān)。 ? 對應(yīng)任一工作電壓，微通道板的電流增益隨相對口徑連續(xù)變化，且只有一個峰值。峰值隨工作電壓的增大而增大。 ? 在峰值附近 ,增益曲線比較平坦 ,表明在這個范圍內(nèi)相對口徑的變化對電流增益的影響較小。 ? 微通道管直徑 d (工作電壓 )相對口徑 α 確定微通道管長度 L(微通道板厚度 ) 微通道板的自飽和 ? 微通道板的自飽和特性是指當(dāng)輸入的電流密度增至一定程度后 ,其輸出電流將不再增加。 ? 飽和效應(yīng)可以自行恢復(fù)且只限于每個通道而不影響臨近通道 ? 這種自飽和特性使像管具有防強(qiáng)光特性 ,保護(hù)了熒光屏不致于灼傷損壞。觀察者在觀察光強(qiáng)度較大的圖像時 ,不會感到刺眼和晃動。 三、微通道板的噪聲 噪聲因子 ? ? ? ? ? ??????????????11111/022PPPNSNSF oi ?????P為各級二次電子再次倍增而沒有直接射出通道的平均概率 ,P0為入射電子首次碰撞的概率。 降低噪聲因子 ,提高輸出信噪比 增大 η 167。 36 光電倍增管的應(yīng)用 一、光譜學(xué) 利用光吸收原理 /可見 /近紅外分光光度計 光通過物質(zhì)時使物質(zhì)的電子狀態(tài)發(fā)生變化，而失去部分能量，稱為吸收。利用吸收進(jìn)行定量分析。為確定樣品物質(zhì)的量，采用連續(xù)的光譜對物質(zhì)進(jìn)行掃描，并利用光電倍增管檢測光通過被測物質(zhì)前后的強(qiáng)度，即可得到被測物質(zhì)吸收程度，計算出物質(zhì)的量。 廣泛地應(yīng)用于微量金屬元素的分析。對應(yīng)于分析的各種元素，需要專用的元素?zé)?，照射燃燒并霧化分離成原子狀態(tài)到被測物質(zhì)上，用光電倍增管檢測光被吸收的強(qiáng)度，并與預(yù)先得到的標(biāo)準(zhǔn)樣品比較。 二、利用發(fā)光原理 １ .發(fā)光分光光度計 樣品接受外部照射光的能量會產(chǎn)生發(fā)光，利用單色器將這種光的特征光譜線顯示出來，用光電倍增管探測出特征光譜線是否存在及其強(qiáng)度。這種方法可以迅速地定性或定量地檢查出樣品中的元素。 ２ .熒光發(fā)光分光光度計 熒光分光光度計依據(jù)生物化學(xué)，特別是分子生物學(xué)原理。物質(zhì)受到光照射，發(fā)射長波的發(fā)光，這種光稱為熒光。用光電倍增管檢測熒光的強(qiáng)度及光譜特性，可以定性或定量地分析樣品成份。 用單色光照射物質(zhì)后被散亂，這種散亂光中，只有物質(zhì)特有量的不同波長光混合在里面。這種散亂光（拉曼光）進(jìn)行分光測定，對物質(zhì)進(jìn)行定性定量的分析。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。 三、質(zhì)量光譜學(xué)與固體表面分析 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，對表面發(fā)出的電子、離子、 X射線等進(jìn)行測定來分析。這種技術(shù)在半導(dǎo)體工業(yè)領(lǐng)域被用于半導(dǎo)體的檢查中，如缺陷、表面分析、吸附等。電子、離子、 X射線一般采用電子倍增器或 MCP來測定。 四、生物技術(shù) 細(xì)胞分類 細(xì)胞分類儀是利用熒光物質(zhì)對細(xì)胞標(biāo)定后，用激光照射，細(xì)胞的熒光、散亂光用光電倍增管進(jìn)行觀察，對特定的細(xì)胞進(jìn)行選別的裝置。 熒光計 細(xì)胞分類的最終目的是分離細(xì)胞，為此，有一種用于對細(xì)胞、化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行解析的裝置，它稱為熒光計。它對細(xì)胞、染色體發(fā)出的熒光、散亂光的熒光光譜、量子效率、偏光、壽命等進(jìn)行測定。 五、醫(yī)療應(yīng)用 正電子 CT 放射線同位素（ C1 O1 N1 F18等）標(biāo)識的試劑投入病人體內(nèi)，發(fā)射出的正電子同體內(nèi)結(jié)合時，放出 γ 線，用光電倍增管進(jìn)行計數(shù)，用計算機(jī)作成體內(nèi)正電子同位素分布的斷層畫面，這種裝置稱為正電子 CT。 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(jìn)行臨床身體檢查、診斷治療效果等。光電倍增管對被同位素、酶、熒光、化學(xué)發(fā)光、生物發(fā)光物質(zhì)等標(biāo)識的抗原體的量進(jìn)行化學(xué)測定。 六、攝影印刷 彩色掃描 彩色圖片或照片進(jìn)行印刷時，需要將其顏色進(jìn)行分色掃描。分色是用光電倍增管和濾光片，把彩色分解成三原色（紅、綠、蘭）和黑色，作為圖象數(shù)據(jù)讀出。