【48812】光电倍增管是什么

  光电倍增管是将弱小光信号转化成电信号的真空电子器材。光电倍增管用在光学丈量仪器和光谱分析仪器中。它能在低能级光度学和光谱学方面丈量波长200~1200纳米的极弱小辐射功率。闪耀计数器的呈现，扩展了光电倍增管的使用场景规模。激光查验测验仪器的开展与选用光电倍增管作为有用接纳器亲近有关。电视电影的发射和图象传送也离不开光电倍增管。光电倍增管广泛地使用在冶金、电子、机械、化工、地质、医疗、核工业、地理和世界空间研讨等范畴。

  光电倍增树立在外光电效应、二次电子发射和电子光学理论基础上，结合了高增益、低噪声、高频率呼应和大信号接纳区等特征，是一种具有极高灵敏度和超快时刻呼应的光敏电真空器材，能够作业在紫外、可见和近红外区的光谱区。日盲紫外光电倍增管对日盲紫外区以外的可见光、近紫外等光谱辐射不灵敏，具有噪声低(暗电流小于1nA)、呼应快、接纳面积大等特色。

  当光照耀到岁月极时，岁月极向真空中激宣布光电子。这些光电子按聚集极电场进入倍增体系，并经过进一步的二次发射得到的倍增扩大。然后把扩大后的电子用阳极搜集作为信号输出。因为选用了二次发射倍增体系，所以光电倍增管在勘探紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电勘探器中，具有极高的灵敏度和极低的噪声。别的，光电倍增管还具有呼应快速、成本低、阴极面积大等长处。

  依据外光电效应和二次电子发射效应的电子真空器材。它使用二次电子发射使逸出的光电子倍增，取得远高于光电管的灵敏度，能丈量弱小的光信号。光电倍增管包含阴极室和由若干打拿极组成的二次发射倍增体系两部分(见图)。阴极室的结构与岁月极K的尺度和形状有关,它的效果是把阴极在光照下由外光电效应(见光电式传感器)发生的电子聚集在面积比岁月极小的榜首打拿极D1的外表上。二次发射倍增体系是最杂乱的部分。

  打拿极首要由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资料制造成。常用的打拿极资料有锑化铯、氧化的银镁合金和氧化的铜铍合金等。打拿极的形状应有利于将前一级发射的电子搜集到下一极。在各打拿极 D1、D2、D3和阳极A上顺次加有逐步增高的正电压,并且相邻南北极之间的电压差应使二次发射系数大于1。

  这样,岁月极发射的电子在D1电场的效果下以高速射向打拿极D1,发生更多的二次发射电子,所以这些电子又在D2电场的效果下向D2飞去。如此继续下去，每个光电子将激起成倍增加的二次发射电子，终究被阳极搜集。电子倍增体系有聚集型和非聚集型两类。聚集型的打拿极把来自前一级的电子经倍增后聚集到下一级去，南北极之间有几率发生电子束轨道的穿插。非聚集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。

  光电倍增管是依据光电子发射、二次电子发射和电子光学的原理制成的、通明真空壳体内装有特别电极的器材。岁月极在光子效果下发射电子，这些电子被外电场(或磁场)加快，聚集于榜首次极。这些冲击次极的电子能使次极开释更多的电子，它们再被聚集在第2次极。

  这样，一般经十次以上倍增,扩大倍数可抵达108～1010。终究,在高电位的阳极搜集到扩大了的光电流。输出电流和入射光子数成正比。整一个完好的进程时刻约 10-8秒。还有一种使用曲折铅玻璃管自身内部的二次电子发射构成细巧的倍增管。光电倍增管在全暗条件下，加作业电压时也会输出弱小电流，称为暗潮。它首要来自于阴极热电子发射。

  光电倍增管有两个缺陷：①灵敏度因强光照耀或因照耀时刻过长而下降，中止照耀后又部分地康复，这种现象称为“疲倦”;②岁月极外表各点灵敏度不均匀。

  打拿极型光电倍增管由岁月极、倍增级和阳极等组成，由玻璃封装，内部高真空，其倍增级又由一系列倍增极组成，每个倍增极作业在前级更高的电压下。打拿极型光电倍增管接纳光方法分端窗和侧窗两种。

  打拿极型光电倍增管的作业原理：光子碰击岁月极资料，克服了岁月极的功函数后发生光电子，经电场加快聚集后，带着更高的能量碰击榜首级倍增管，发射更多的低能量的电子，这些电子顺次被加快向下级倍增极碰击，导致一系列的几许级倍增，终究电子抵达阳极，电荷累计构成的尖利电流脉冲可表征输入的光子。

  MCP型光电倍增管均为端窗光电倍增管，适于受照面积大的使用。典型MCP光电倍增管的组成包含入光窗、岁月极、电子倍增极和电子搜集极(阳极)等。

  光电倍增管的稳定性是由器材自身特性、作业状况和环境条件等多种要素决议的。管子在作业进程中输出不稳定的状况许多，首要有：

  a.管内电极焊接不良、结构松动、阴极弹片接触不良、极间尖端放电、跳火等引起的跳动性不稳现象，信号忽大忽小。

  极限作业电压是指管子所答应施加的电压上限。高于此电压，管子发生放电乃至击穿。

  因为光电倍增管增益高和呼应时刻短，又因为它的输出电流和入射光子数成正比，所以它被遍及的使用在天体光度丈量和天体分光光度丈量中。其长处是：丈量精度高，能够丈量比较暗弱的天体，还能够丈量天体光度的快速改变。地理测光中，使用较多的是锑铯岁月极的倍增管,如RCA1P21。这种光电倍增管的极大量子功率在4200埃邻近，为20%左右。还有一种双碱岁月极的光电倍增管,如GDB-53。它的信噪比的数值较RCA1P21大一个数量级，暗潮很低。为了观测近红外区，常用多碱岁月极和砷化镓阴极的光电倍增管，后者量子功率最大可达50%。

  一般光电倍增管一次只能丈量一个信息，即通道数为1。矩阵。因为通道数受阳极结尾细金属丝的约束，只做到上百个通道。

  光电倍增管可分红4个首要部分，分别是：光电阴极、电子光学输入体系、电子倍增体系、阳极。

  电倍增管是进一步提高光电管灵敏度的光电转化器材。管内除光电阴极和阳极外，南北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快电子。光电阴极受光照后开释出光电子，在电场效果下射向榜首倍增电极，引起电子的二次发射，激宣布更多的电子，然后在电场效果下飞向下一个倍增电极，又激宣布更多的电子。如此电子数不断倍增，阳极终究搜集到的电子可增加 10^4～10^8倍，这使光电倍增管的灵敏度比一般光电管要高得多，可用来检测弱小光信号。光电倍增管高灵敏度和低噪声的特色使它在光丈量方面取得广泛使用。

  光电倍增管依据不同的使用有不同的尺度巨细，现在世界上最大的光电倍增管是20英寸，由日本滨松光子学株式会社(hamamatsu)研发出产，开始用于小柴昌俊的超级神冈勘探器中，装入了11200个，并终究勘探到了世界中微子，小柴昌俊因而取得了2002年诺贝尔物理学奖，而20寸光电倍增管也因而在2014年取得“IEEE里程碑”。