光電倍增管的特性研究

寧悅悅，董天豪，王 潔

(浙江海洋大學(xué) 物理系，浙江 舟山 316022)

隨著我國整體高新技術(shù)領(lǐng)域研究的不斷深化，光電子產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展[1]。基于光電子發(fā)射、電子光學(xué)以及二次電子發(fā)射等理論，光電倍增管能夠通過光電子轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，是一種具有極高靈敏度和超快時(shí)間響應(yīng)的光探測(cè)器件[2，3]。由于光電倍增管具有高靈敏度、快時(shí)間響應(yīng)、低噪音及高增益等特點(diǎn)，在測(cè)量精度要求高的臨床檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、光度測(cè)量等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用[2]。

1 光電倍增管的基本原理

光電倍增管是一種真空光電器件，主要由光入射窗、光電陰極、電子光學(xué)系統(tǒng)、倍增極和陽極組成，基本結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。

圖1 光電倍增管剖面圖A

圖2 光電倍增管剖面圖B

當(dāng)光照射光電倍增管陰極時(shí)，陰極向真空中激發(fā)出光電子(一次激發(fā))，這些光電子按聚焦集電場(chǎng)進(jìn)入倍增系統(tǒng)，由倍增電極激發(fā)的電子(二次激發(fā))被下一倍增極的電場(chǎng)加速，飛向該極并撞擊在該極上再次激發(fā)出更多的電子，通過逐級(jí)的二次電子發(fā)射得到倍增放大，放大后的電子被陽極收集作為信號(hào)輸出。

從光陰極射出，到達(dá)第一打拿極的一個(gè)電子，經(jīng)過倍增系統(tǒng)的多次倍增后在陽極得到的電子數(shù)，稱為光電倍增管電流放大倍數(shù)，即增益，用M表示，可由公式(1)計(jì)算得出。

(1)

理想情況下一般用下式表示：

M=δn

(2)

上式中，δ表示平均二次發(fā)射系數(shù)，n表示打拿極的級(jí)數(shù)，其中二次發(fā)射系數(shù)δ是極間電壓的函數(shù)，可用經(jīng)驗(yàn)公式(3)表示。……