什么是光电倍增管？

2017-03-10 19:25分类：变频器阅读：

光电倍增管(PMT)（见图2-64）是可将微弱光信号通过光电效应转变成电信号并利用二次发射电极转为电子倍增的电真空器件。光电倍增管具有灵敏度高、暗电流小、信噪比大、响应速度快等优点，在天文、核物理、激光、医疗等许多领域都有广泛的应用，同样在光谱分析仪器中的使用也十分普遍。在紫外可见光谱范围内，几乎所有精密光谱分析仪器都采用PMT检测微弱的光信号，且PMT的优劣及其工作状态的好坏在某种程度上决定了整个仪器的性能。光电倍增管较光电管的优势：

光电倍增管是进一步提高光电管灵敏度的光电转换器件。管内除光电阴极和阳极外，两极间还放置多个瓦形倍增电极。使用时相邻两倍增电极间均加有电压用来加速电子。光电阴极受光照后释放出光电子，在电场作用下射向第一倍增电极，引起电子的二次发射，激发出更多的电子，然后在电场作用下飞向下一个倍增电极，又激发出更多的电子。如此电子数不断倍增，阳极最后收集到的电子可增加104～108倍，这使光电倍增管的灵敏度比普通光电管要高得多，可用来检测微弱光信号。光电倍增管高灵敏度和低噪声的特点使它在光测量方面获得广泛应用。光电倍增管的工作原理（见图2-65）：

当光照射到光阴极时，光阴极向真空中激发出光电子。这些光电子受聚焦极电场的作用进入倍增

系统，并通过进一步的二次发射得到倍增放大，然后把放大后的电子用阳极收集作为信号输出。因为

采用了二次发射倍增系统，所以光电倍增管在探测紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电探测器中，

具有极高的灵敏度和极低的噪声。另外，光电倍增管还具有响应快速、成本低、阴极面积大等优点。

基于外光电效应和二次电子发射效应的电子真空器件，利用二次电子发射使逸出的光电子倍增，

获得远高于光电管的灵敏度，能测量微弱的光信号。光电倍增管包括阴极室和由若干倍增极、阳极组

成的二次发射倍增系统两部分（见图2-65）。阳极A室的结构与光阴极K的尺寸和形状有关，它的作

用是把阴极在光照下由外光电效应（见光电式传感器）产生的电子聚焦在面积比光阴极小的第一倍增

极D,的表面上。二次发射倍增系统是最复杂的部分。倍增极主要选择那些能在较小入射电子能量下有

较高的灵敏度和二次发射系数的材料制成。常用的倍增极材料有锑化铯、氧化的银镁合金和氧化的铜

铍合金等。倍增极的形状应有利于将前一极发射的电子收集到下一极。在各倍增极D，、D、、D、…和阳

极A上依次加有逐渐增高的正电压，而且相邻两极之间的电压差应使二次发射系数大于1。这样，光

阴极发射的电子在D．电场的作用下以高速射向倍增极D，产生更多的二次发射电子，于是这些电子

又在D，电场的作用下向D2飞去。如此继续下去，每个光电子将激发成倍增加的二次发射电子，最后

被阳极收集。这样，一般经十次以上倍增，放大倍数可达到108～1010。最后，在高电位的阳极收集到

放大了的光电流。输出电流和入射光子数成正比。整个过程时间约为108S。

电子倍增系统有聚焦型和非聚焦型两类。聚焦型的倍增极把来自前一极的电子经倍增后聚焦到下

一极去，两极之间可能发生电子束轨迹的交叉。非聚焦型又分为圆环瓦片式（即鼠笼式）、直线瓦片

式、盒栅式和百叶窗式。

光电倍增管在全暗条件下，加工作电压时也会输出微弱电流，称为暗流。它主要来源于阴极热电

子发射。光电倍增管有两个缺点：①灵敏度因强光照射或因照射时间过长而降低，停止照射后又部分

地恢复，这种现象称为“疲乏”；②光阴极表面各点灵敏度不均匀。

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