光电倍增管PPT演示文稿

光电发射器件Jean2012-51.外光电效应光电发射器件是基于外光电效应的器件光电发射探测器主要有真空光电管和光电倍增管两种。（变像管、像增强器和真空电子束摄像管）缺点：体积比较大，有玻壳易碎，且工作电压高，这些缺点造成它们使用不够方便优点：响应速度快，响应度高，线性好，噪声低，光敏面积大而且均匀。这些优点是目前的固体器体件无法比拟的，在弱光检测和极快速光辐射测量系统，尤其是光电倍增管的使用还是十分必要的。光电发射的一般规律光电发射效应是光电发射探测器进行光电探测的基础。当光照射某种物质时，若入射光子的能量足够大，它与物质中的电子相互作用，使电子逸出物质 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面，由爱因斯坦定律可知，外光电效应的光电能量转换公式为式中，hv为入射光子的能量，为光电子逸出物质表面时的动能，Vo为初速度；Φ称为物质的逸出功，又称功函数。由能量转换公式可以看出，产生光电子发射效应的条件是入射光子的能量必须大于或等于物质的逸出功，即hv>Φ不同的材料具有不同的功函数，常用的光电发射材料有金属和半导体，它们的光电发射规律也有所不同。金属的光电发射金属中存在着大量的自由电子，但在通常条件下并不能从金属表面挣脱出来，这是由于金属表面有一层偶电层的缘故，偶电层阻止电子向外逸出。当光照金属时，若光子的能量足够大，将产生光电发射效应2.光电阴极的特性光电阴极是光电发射探测器的光电转换部件。任何光电发射探测器的光谱响应和响应度都与它所采用的光电阴极的性能紧密相关。目前可以用作光电阴极的材料有几十种，可以履盖从紫外到近红外的很大的光谱范围。早期的光电阴极是由金属制做的，后来已为半导体光电阴极代替，现在正在发展新的亲和材料常用的光电阴极材料优质的光电阴极材料具有三个条件：一是对光的吸收系数大二是光电子在体内传输过程中能量损失小三是光电逸出功或者光电发射阈值低。金属材料与半导体材料相比，半导体材料占有明显优势。现在实用的许多光电阴极材料都是属半导体材料。光电阴极材料及其编号为银氧铯，锑铯，铋银氧铯，钠钾铯锑（1）单碱与多碱锑化物光电阴极Cs3Sb光电阴极是最用、量子效率很高的光电阴极制作 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ：在玻璃管内壁蒸镀一层零点几钠米锑膜在130-170oC下通入Cs蒸汽，反应生成CsSb通入氧提高灵敏度和长波响应锑铯光电阴极的禁带宽度为1.6eV，电子亲和势为0.45eV。光电发射阈值2eV。长波限650nm，对红外不灵敏Na2KSb峰值响应波长在蓝光区使用温度150oCK2CsSb峰值响应波长385nmNa2KSb(Cs)电子亲和势0.55-1.0eV（最低0.25-0.3eV），对红光敏感，可以延伸到近红外（2）银氧铯光电阴极材料编号为S-1，可见它是应用最早的现在仍在使用的光电阴材料，它的光谱响应有两个峰值波长，一个在紫外区约340nm，另一个在近红外区约为700nm，在整个可见光区域均有响应。量子效率比较低，约为1%，但是它是目前唯一可用于红外波段的经典光发射材料，阈值波长可达1.2um。据分析它可能属于杂质发射型编号为S-4，它也是使用较早的光电阴极材料，而且目前正在广泛使用。它的光谱响应曲线如图，其光谱响应在蓝光区和可见光区，量子效率达20~30%，它是目前最常用最重要的光电阴极材料之一。据分析这种材料属于本征发射型。因为对于本征发射型光电材料来说，光电发射中心是材料本身的原子，其浓度要比杂质浓度高得多，这样量子效率才可能较高。锑铯阴极铋银氧铯钥极材料的编号为S-10，它的光谱特性曲线如图。它的量子效率约10%左右，是锑铯阴极的一半。最大优点是光谱响应与人眼相近，在许多光电探测系统中被广泛采用。3.真空光电管4.光电倍增管光电倍增管由光窗、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统和阳极等五个主要部分组成其外形如图所示。图中(a)为侧窗式，即光线从侧面入射到光电倍增管(b)为端窗式，使用时入射光线从端面进入光电倍增管。入射光的通道，同时也是对光吸收较多的部分。玻璃对光的吸收与波长有关，波长越短吸收的越多，所以倍增管光谱特性的短波阈值决定于光窗材料。光电倍增管一般常用光窗材料有钠钙玻璃、硼硅玻璃、紫外玻璃、熔凝石英和氟镁玻璃等。光电阴极作用：光电变换，接收入射光发射电子制作光电阴极的材料多是化合物半导体倍增管光谱特性的长波阈值决定于光电阴极材料同时对整管灵敏度也起着决定性作用（2）光电阴极（1）光窗（3）电子光学系统电子光学系统的任务有两个：一是通过对电极结构的适当设计，使前一级发射出来的电子尽可能没有散失地落到下一个倍增极上，使下一级的收集率接近于1二是使前一级各部分发射出来的电子，落到后一级上时所经历的时间尽可能相同，使渡越时间差异最小。倍增系统是由许多倍增极组成的综合体，每个倍增极都是由二次电子倍增材料构成的，具有使一次电子倍增的能力。倍增系统是决定整管灵敏度最关键的部分。（4）倍增系统光电倍增管是利用二次电子发射现象制成的。二次电子发射现象：当高速电子打击到金属表面，由于高速电子动能被金属吸收，改变金属原子内电子能量状态，使有些电子从金属表面逸出，这种现象称为二次电子发射。当一次电子(即高速电子)有足够大速度时，由它产生的二次电子流可能比一次电子流还大，这说明：任何一次电子不只从金属中解放出一个电子，而是几个二次电子。图示出多级倍增管(即倍增极有很多级)的工作原理。如果每个电子落到某一倍增极上，从该倍增极打出σ个二次电子，那么很明显地有：在真空的长管中，放上几个表面涂铯的电极。每一对电极(光阴极K与倍增极；倍增极与······)之间加上电压，使后者的电位较前者为高，即的电位比K高，的电位比高·····由于落到光阴极K表面的光通量的作用，由阴极K发射的电子要移向倍增极，这些电子落到时带有足够大的速度(该速度决定于阴极K与倍增极间的电压)，所以就从表面打出二次电子。这些二次电子移向倍增极，又由表面打出更多的电子，依此类推。I——阳极电流；——光阴极发出的光电流；n——光电倍增极的级数。光电倍增管的电流放大系数β可用下式表示倍增极由700～2000伏的高压直流电源供电阴极接电源负极，阳极通过负载电阻RL接电源的正极，管子阳极是电路的输出端。各光电倍增极(D1～D4)电压通过分压获得光电倍增管各电极电位按照阴极K，第一光电倍增极D1，第二光电倍增极D2，第三光电倍增极D3，第四倍增极D4，阳极A次序递增，并建立了依次递增的使电子加速的电场。倍增系统有聚焦型和非聚焦型两类。聚焦，不是指电子束会聚于一点，而是指电子从前一级倍增极飞向后一级倍增极时，在两电极间电子运动轨迹，可能有交叉。非聚焦则是指在两电极间的电子运动轨迹是平行的。光电倍增管各电极的联接线路聚焦型倍增系统倍增极的结构形式有直瓦片式、圆瓦片式；非聚焦倍增系统倍增极的结构形式有百叶窗式和盒栅式(见图)。（a)百叶窗式（b）盒栅式（c）直瓦片式（d）圆片式光电阴极配合可制成探测弱光的倍增管，极间电压高时，有的电子可能越级穿过，收集率较低，渡越时间差异较大。盒栅式的主要特点是收集率较高(可达95％)，结构紧凑，但极间电子渡越时间差异较大。直瓦片式的主要特点是极间电子渡越时间差异小，但绝缘支架可能积累电荷而影响电子光学系统的稳定性。圆瓦片式的主要特点是结构紧凑，体积小，灵敏度和均匀性差些。（5）阳极阳极是用来收集最末一级倍增极发射出来的电子。过去的阳极结构都是金属板，后来发现板状结构常因空间电荷效应而影响接收性能。所以，现在普遍采用金属网来作阳极，使它置于最末一级倍增极附近。4.2光电倍增管的特性参数灵敏度光谱灵敏度积分灵敏度光电特性光谱特性伏安特性放大特性频率特性暗电流噪声线性(1)光电特性光电倍增管的光电特性，相当宽的范围内为直线。当光通量很大时，特性曲线开始明显偏离直线。最后几级光电倍增极的疲乏，因而放大系数大大降低；管内的阳极部分和最后几级倍增极的空间电荷发生影响。积分灵敏度很大，高达每流明几安培。输出电流仍然不允许很大，以免它电极损坏或迅速进入疲劳状态，一般工作几微安或几毫安。工作时阴极不能有强光照射，否则易损坏灵敏度高，光电倍增管允许测量非常小的光通量，放大器的级数较少。光电倍增管特性(2)光谱特性光电倍增管光谱响应，在较长波长情况下取决于所用光电发射材料的性能，较短的波长则主要取决于窗材料的透射特性。图(b)示出锑钾铯光电阴极的光谱特性，最灵敏光谱波长在4000埃(3)伏安特性阳极伏安特性；阴极伏安特性阳极电流I对于最后一级倍增极和阳极间的电压U的关系：曲线由上升部分和饱和部分组成，照射于光阴极上的光通量越大，达到饱和时的阳极电流就越大。曲线上饱和部分有很长一段，这对需从管子阳极负载取出较大的信号电压是很重要的。(4)放大特性光电倍增管的电流放大系数(亦称增益)β或灵敏度随电源电压U增大的关系--放大特性。随着电源电压升高，电子在电场中速度加快-动能增大-电子倍增电极中可打出更多二次电子，放大系数或灵敏度增大。工程上有时利用这一性质自动调节光电倍增管灵敏度。光电倍增管电流放大倍数电流放大倍数：锑化铯倍增极材料：银镁合金倍增极材料：光电发射过程很迅速，10-14~10-12S光电倍增管响应时间主要取决于渡越时间及其散差渡越时间将使阳极输出电信号相对入射光信号产生一个延迟，时间散差将引起阳极输出脉冲信号波形前沿、后沿展宽，展宽的程度与光电倍增管的结构有关，散差主要由光阴极的中心和周边位置所发射的光电子飞渡到倍增极经历时间不同造成光电倍增管的响应时间是很快的，优质的光电倍增管响应时间仅为几个毫微秒或更小。实际使用中，光电倍增管响应时间与负载电阻分布电容密切相关，RC时间常数不可忽视。(5)频率特性—响应时间光电倍增管的频率特性较好。频率达赫或更高时仍能保持高的灵敏度。(6)疲乏特性工作过程中灵敏度降低，原因：最后几级倍增极疲劳。两条曲线表示阳极电流对灵敏度影响。曲线l和2各画出相应于横坐标所给阳极电流值，经20分钟和40分钟灵敏度降低情况。阳极电流不超过l毫安，每次测量后，把管子放在暗室中几昼夜，其灵敏度能恢复到近于初始值。管子工作头几分钟疲劳得最快，以后疲劳过程逐渐缓慢，即使阳极电流非常微弱。光电倍增管衰老使其参量慢慢地发生不可逆变化，对管内各零件进行仔细除气可减轻管子衰老现象(7)暗电流当光电倍增管用来测量微弱的光强时，或确定管子灵敏度的极限值时，暗电流的影响极大，因而暗电流可作为光电倍增管的一个重要参量。暗电流的重要来源1、光电阴极和光电倍增极的热电子发射。温度T越高，热电子发射越多，则暗电流越大，如图所示。如果需要较小的暗电流，可通过冷却光电倍增管来减小暗电流。2、光电倍增管的漏电流。在管内外都可能产生漏电流。3、场致发射，4、自然界中的射线减少暗电流，需从结构上来考虑：采用热电子发射能力弱的光电阴极和倍增极；用合适的屏蔽降低电压分析与计算由光电倍增管的灵敏度可计算阳极输出电路的参数。1．阴极——第一倍增极维持阴极与第一倍增极之间具有适当高的电场很重要--使第一倍增极具有较高的二次发射效应，外界电磁场影响也较少。2．中间倍增极中间倍增极电压可根据需要增益来选择。一般希望降低管子阳极灵敏度而不改变总电压。简单方法是通过调节中间倍增极之间电压来达到。中间倍增极采用均匀分压器（分压电阻值R）相等。3．末级(最后一级)倍增极输出电流大时，末级倍增极应使用非均匀分压器，最后两级或三级倍增极之间有较高电场来避免空间电荷的影响。阳极与末级倍增极之间电压选择。弱光探测中，为提高管子灵敏度，有时使最后一个电阻值取小些（其他分压电阻的l／2）。分压电阻值的具体计算可按下述考虑1、测量直流信号为保证管子工作于线性状态，分压器电流应不小于阳极电流的20倍。过分增大分压器电流，假如分压器又靠近管子，则管子受到分压器的加热而增大暗电流和噪声。分压器电阻功率应为计算功率2倍，预防由于电阻发热而引起阻值改变。(如100毫安以上)，用一般分压器会出现饱和，使后面几级间的分压电阻为前面的几倍至十几倍，饱和电流会大大提高。2、输出大脉冲电流为避免最后几个倍增极由于信号脉冲电流过大影响极间电位分，需在若干个极间接上储能电容。设输出脉冲为矩形波，如要求极间电压变化小于l％；则旁路电容值的大小可按下式计算：——阳极电流脉冲幅度(安)；Δt——脉冲宽度(秒)；C——储能电容(法拉)。U——阳极与最后一级(末级)倍增极之间的电压(伏)；光电倍增管的高压电源：正高压或负高压在脉冲应用中，常把电源负极接地，倍增管的阴极接近地电位，比阳极接地有更低的噪声和暗电流，在阳极上需接上耐高压噪声小的隔直电容。如果把电源正极接地采用负高压电源阳极输出可直接接到放大器的输入端而不需隔直电容，便于用直流法测量阳极输出电流，能响应变化极缓慢的光源。光屏蔽和电磁屏蔽的金属筒距离管壳至少要有10～20毫米，否则屏蔽筒影响，会干扰管内原来的电位分布而使工作不稳定，增大阳极暗电流和噪声。如果靠近管壳处再加一个屏蔽罩，并将它连接到阴极电位上，则要注意安全。除了对管子暗电流和噪声有苛刻的要求外，一般采用负高压供电。当要求倍增极作为信号输出极时，可采用中间接地法，这时的输出比阳极输出幅度小。光电倍增管的灵敏度高，但由于需要高压直流电源、价贵体积大、经不起机械冲击等缺点，应力求用半导体光电器件和线性集成电路组合起采代替它。从目前讲，因后者的受光面积小，受温度的影响大，而且频率响应低等原因，还不能取代光电倍增管。光电倍增管有一定的“建立时间”，最好在正式工作半小时前就加上高压，并给以一定光照，使光电倍增管达到稳定的工作状态。真空光电管和充气光电管的工作原理与光电倍增管相似，但没有倍增极，光子入射在阴极所打出的电子，直接由阳极接收而形成电流。4.3光电倍增管的供电电路4.3.1电阻链分压型供电电路光电倍增管具有极高的灵敏度和快速响应等特点，使它在光谱探测和极微弱快速光信息的探测等方面成为首选的光电探测器。光电倍增管的供电电路种类很多，可以根据应用的情况设计出各具特色的供电电路。本节介绍最常用的电阻分压式供电电路。如图4-8所示为典型光电倍增管的电阻分压式供电电路。电路由11个电阻构成电阻链分压器，分别向10级倍增极提供电压UDD。考虑到光电倍增管各倍增极电子倍增效应，各级电子流按放大倍率分布，阳极电流Ia最大。电阻链分压器中流过每级电阻的电流并不相等，但当流过分压电阻的电流IR远远大于Ia时，即IR＞＞Ia时，流过各分压电阻Ri的电流近似相等。工程上常设计IR大于等于10倍的Ia电流。IR≥10Ia选择太大将使分压电阻功率损耗加大，倍增管温度升高导致性能的降低，以至于温升太高而无法工作。选定电流后，可以计算出电阻链分压器的总阻值R1、电阻链的设计R=Ubb/IR各分压电阻Ri为而R1应为R1=1.5Ri2、电源电压极间供电电压UDD直接影响着二次电子发射系数δ，或管子的增益G。根据增益G的要求可以设计出极间供电电压UDD与电源电压Ubb。由可以计算出UDD与Ubb。3.末极的并联电容当入射辐射信号为高速的迅变信号或脉冲时，末3级倍增极电流变化会引起较大UDD的变化，引起光电倍增管增益的起伏，将破坏信息的变换。在末3极并联3个电容C1、C2与C3，通过电容的充放电过程使末3级电压稳定。电容C1、C2与C3的 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 为式中N为倍增极数，Iam为阳极峰值电流，τ为脉冲的持续时间，UDD为极间电压，L为增益稳定度的百分数。4.3.2电源电压的稳定度可得到光电倍增管的电流增益稳定度与极间电压稳定度的关系对锑化铯倍增极由于光电倍增管的输出信号Uo=GSkφvRL，因此，输出信号的稳定度与增益的稳定度有关对银镁合金倍增极在实际应用中常常对电源电压稳定度的要求简单地认为高于输出电压稳定度一个数量级。例如，当要求输出电压稳定度为1%时，则要求电源电压稳定度应高于0.1%。例4-1设入射到PMT上的最大光通量为φv=12×10-6lm，当采用GDB-235型倍增管为光电探测器，已知它的倍增级数为8级，阴极为SbCs材料，倍增极也为SbCs材料，SK=40μA/lm，Ra=82kΩ.若要求入射光通量在6×10-6lm时的输出电压幅度不低于0.2V，试设计该PMT的变换电路。若供电电压的稳定度只能做到0.01%，试问该PMT变换电路输出信号的稳定度最高能达到多少？根据 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目对输出电压幅度的要求和PMT的噪声特性，可以选择阳极电阻Ra=82kΩ，阳极电流应不小于Iamin，因此解(1)首先计算供电电源的电压Iamin=UO/Ra=0.2V/82kΩ=2.439μA入射光通量为0.6×10-6lm时的阴极电流为IK=SKφv=40×10-6×0.6×10-6=24×10-6μA此时，PMT的增益G应为SbCs倍增极材料的增益δ与极间电压UDD有总电源电压Ubb为Ubb=（N+1.5）UDD=741VN=8，每一级的增益δ=4.227(2)计算偏置电路电阻链的阻值偏置电路采用如图4-8所示的供电电路，设流过电阻链的电流为IRi，流过阳极电阻Ra的最大电流为Iam=GSKφvm=1.02×105×40×10-6×12×10-6=48.96μA取IRi≥10Iam，则IRi=500μA因此，电阻链的阻值Ri=UDD/IRi=156kΩ取Ri=120kΩ，R1=1.5Ri=180kΩ。(3)输出信号电压的稳定度最高为1.光电倍增管产生暗电流的原因有哪些？如何降低暗电流？2.如何理解光电倍增管的阴极灵敏度和阳极灵敏度？区别是什么？联系是什么？3.已知光电倍增管的阳极灵敏度为100A/lm，阴极灵敏度为：2mA/lm.求输出电流限制在100mA时的最大允许光通量。本章问题4.某型号光电倍增管的阴极光照灵敏度为，阳极光照灵敏度为，要求长期使用时阳极允许电流限制在以内。（1）阳极面上允许的最大光通量。（2）光阳极电阻为时，最大输出电压。（3）已知该光电倍增管为10级Ce3Sb倍增极，倍增系数，计算它供电电压解:(1)(2)(3)4-4光电倍增管的应用一、光谱学-----利用光吸收原理1.紫外/可见/近红外分光光度计光通过物质时使物质的电子状态发生变化，而失去部分能量，称为吸收。利用吸收进行定量分析。为确定样品物质的量，采用连续的光谱对物质进行扫描，并利用光电倍增管检测光通过被测物质前后的强度，即可得到被测物质吸收程度，计算出物质的量。2.原子吸收分光光度计广泛地应用于微量金属元素的分析。对应于分析的各种元素，需要专用的元素灯，照射燃烧并雾化分离成原子状态到被测物质上，用光电倍增管检测光被吸收的强度，并与预先得到的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 样品比较。二、利用发光原理１.发光分光光度计样品接受外部照射光的能量会产生发光，利用单色器将这种光的特征光谱线显示出来，用光电倍增管探测出特征光谱线是否存在及其强度。这种方法可以迅速地定性或定量地检查出样品中的元素。２.荧光分光光度计荧光分光光度计依据生物化学，特别是分子生物学原理。物质受到光照射，发射长波的发光，这种光称为荧光。用光电倍增管检测荧光的强度及光谱特性，可以定性或定量地分析样品成份。3.拉曼分光光度计用单色光照射物质后被散乱，这种散乱光中，只有物质特有量的不同波长光混合在里面。这种散乱光（拉曼光）进行分光测定，对物质进行定性定量的分析。由于拉曼发光极其微弱，因此检测工作需要复杂的光路系统，并且采用单光子计数法。三、质量光谱学与固体表面分析固体表面分析固体表面的成分和结构，可以用极细的电子、离子、光或X射线的束流，入射到物质表面，对表面发出的电子、离子、X射线等进行测定来分析。这种技术在半导体工业领域被用于半导体的检查中，如缺陷、表面分析、吸附等。电子、离子、X射线一般采用电子倍增器或MCP来测定。四、环境监测尘埃粒子计数器尘埃粒子计数器检测大气或室内环境中悬浮的粉尘或粒子的密度。它利用了尘埃粒子对光的散乱或β射线的吸收原理。浊度计当液体中有悬浮粒子时，入射光会粒子被吸收、折射。对人的眼睛来看是模糊的，而浊度计正是利用了光的透过折射和散射原理，并用数据来表示的装置。五、生物技术细胞分类细胞分类仪是利用荧光物质对细胞标定后，用激光照射，细胞的荧光、散乱光用光电倍增管进行观察，对特定的细胞进行选别的装置荧光计细胞分类的最终目的是分离细胞，为此，有一种用于对细胞、化学物质进行解析的装置，它称为荧光计。它对细胞、染色体发出的荧光、散乱光的荧光光谱、量子效率、偏光、寿命等进行测定。六、医疗应用γ相机将放射性同位素标定试剂注入病人体内，通过γ相机可以得到断层图象，来判别病灶。从闪烁扫描器开始，经逐步改良，γ相机的性能得到快速的发展。光电倍增管通过光导和大面积NaI（Tl）组合成探测器正电子CT放射线同位素（C11、O15、N18、F18等）标识的试剂投入病人体内，发射出的正电子同体内结合时，放出淬灭γ线，用光电倍增管进行计数，用计算机作成体内正电子同位素分布的断层画面，这种装置称为正电子CT。液体闪烁计数液体闪烁计数应用于年代分析和生物化学等领域。将含有放射性同位素物质溶于有机闪烁体内，并置于两个光电倍增管之间，两个光电倍增管同时检测有机闪烁体的发光。临床检查通过对血液、尿液中微量的胰岛素、激素、残留药物及病毒等对于抗原、抗体的作用特性，进行临床身体检查、诊断治疗效果等。光电倍增管对被同位素、酶、荧光、化学发光、生物发光物质等标识的抗原体的量进行化学测定。七、射线测定区域检测仪可以连续地检测环境辐射水平。它采用光电倍增管与闪烁体组合的方式，完成对低水平的α射线和γ射线的检测。射线测量仪射线测量仪采用光电倍增管与闪烁体组合的方式完成对低水平的γ射线和β射线的检测。八、资源调查石油测井应用石油测井中用以确定石油沉积位置以及储量等。内藏放射源、光电倍增管和闪烁体的探头进入井中，分析放射源被散射的以及地质结构中的自然射线，判断油井周围的地层类型及密度九、工业计测厚度计工业生产中的诸如纸张、塑料、钢材等的厚度检测，可以通过包括放射源、光电倍增管和闪烁体的设备来实现。对于低密度物质，比如橡胶、塑料、纸张等，采用β射线源；诸如钢板等的高密度物质则使用γ射线。（在电镀、蒸发控制等处，镀膜的厚度可使用X射线荧光光度计）半导体检查系统广泛地应用于半导体芯片的缺陷检查、掩膜错位等。芯片的缺陷检查装置中用光电倍增管检测芯片被激光照射后，尘埃、污染、缺陷等产生的散乱光。十、摄影印刷彩色扫描彩色图片或照片进行印刷时，需要将其颜色进行分色扫描。分色是用光电倍增管和滤光片，把彩色分解成三原色（红、绿、兰）和黑色，作为图象数据读出。十一、高能物理-----加速器实验辐射计数器在2层正交排列的细长塑料晶体的端部，配置光电倍增管，测量带电粒子通过的位置和时间。契伦柯夫计数器这是用于粒子撞击反应时产生的二次粒子识别的装置。二次粒子通过诸如气体这种介质时，具有一定能量的电荷粒子会发出契伦柯夫光，测定这种光的发射角度，可以识别电荷粒子。十二、中微子、正电子衰变实验，宇宙线检测中微子实验这种实验用于研究太阳中微子、宇宙线粒子物理学。用于发生契伦柯夫光的大量介质。在其周围配置很多大直径光电倍增管，当中微子等的宇宙射线同介质发生相互作用，就会产生契伦柯夫光。光电倍增管探测到契伦柯夫光，可以解析粒子的飞来方向、能量等。空气浴计数器宇宙线与地球大气撞击时，同大气原子发生作用，生成二次粒子，并进一步生成三次粒子。这样地增加下去，称作空气浴。这种空气浴产生的γ线、契伦柯夫光，由在地面上排列成格子状的许多光电倍增管来探测。十三、宇宙天体X线探测来自宇宙的X线中，含有很多揭开宇宙之谜的信息。ISAS集团发射了探测超新星发出的天体X线的“阿斯卡”卫星，其中使用的探测器就是位置灵敏光电倍增管和气体正比计数管的组合体。恒星及星际尘埃散乱光的测定来自宇宙的紫外线有许多与天体表面温度、星际物质有关的信息。但是，地球大气层阻止了紫外线到达地球表面，所以，在地面上不能加以测量。因此，用发射火箭的方法，在火箭上搭载装置，探测300nm以下的紫外线。激光雷达激光雷达用于高精度测距、大气观测等。十四、激光荧光寿命测定把激光作为激励光源，测定样品荧光强度的时间变化，用来研究样品的分子结构。十五、等离子体等离子体探测托克马克核聚变实验中的等离子电子密度、电子温度测量系统中，使用光电倍增管用来计测等离子中的杂质。光电倍增管特性和参数的测试一、实验目的了解光电倍增管的基本特性。学习光电倍增管基本参数的测量方法。学会正确使用光电倍增管。二、实验原理工作原理光电倍增管是由半透明的光电发射阴极、倍增极和阳极所组成的，由图1所示。当入射光子照射到半透明的光电阴极K上时，将发射出光电子，被第一倍增极D1与阴极K之间的电场所聚焦并加速后与倍增极D2碰撞，一个光电子从D1撞击出3个以上的新电子，这种新电子叫做二次电子。这些二次电子又被D1～D2之间的电场所加速，打到第二个倍增极D2上。并从D2上撞击出更多的新的二次电子。如此继续下去，使电子流迅速倍增。最后被阳极A收集。收集的阳极电子流比阴极发射的电子流一般大105～104倍。这就是真空光电倍增管的电子内倍增原理。供电分压器和输出电路光电倍增管的极间电压的分配一般是由图2所示的串联电阻分压器执行。最佳的极间电压分配取决于三个因素：阳极峰值电流、允许的电压波动以及允许的非线性偏离。光电倍增管的特性和参数阴极光照灵敏度阴极光照灵敏度定义为光电阴极的光电流IK除以入射光通量φ所得的商：国际照明委员会的标准光照相应于分布温度为2859K的绝对黑体的辐射。阳极光照灵敏度阳极光照灵敏度定义为阳极输出电流IA除以入射光通量φ所得的商：电流增益电流增益定义为在一定的入射光通量和阳极电压下，阳极电流与阴极电流的比值，也可以用阳极光照灵敏度与阴极光照灵敏度的比值来确定，即：或暗电流当光电倍增管在完全黑暗的情况下工作时，阳极电路里仍然会出现输出电流，称为暗电流。引起暗电流的因素有：热电子发射、场致发射、放射性同位素的核辐射、光反馈、离子反馈和极间漏电等。三、实验装置实验装置如图3。本实验选用GB787-74型光电倍增管，其管脚和名称见下图。由阴极、次阴极（倍增电极）、阳极组成阴极由半导体光电材料锑铯做成，次阴极是在镍或铜-铍的衬底上涂上锑铯材料形成。次阴极可达30级。通常为12~14级。使用时在各个倍增电极上均加上电压，阴极电位最低，以后依次升高，阳极最高。相邻两个倍增电极之间有电位差，因此存在加速电场。光电倍增管及其基本特性入射光阴极K第一倍增极第二倍增极第三倍增极第四倍增极阳极A光电倍增管的电流放大倍数为如果n个倍增电极二次发射电子的数目相同,则Ｍ＝δin因此阳极电流为Ｉ＝i·δin,M与所加的电压有关。一般阳极和阴极之间的电压为1000~2500V，两个相邻的倍增电极的电位差为50~150V。主要参数：1.倍增系数M：等于各个倍增电极的2次发射电子数δi的乘积。i/Ini==db一个光子在阴极能够打出的平均电子数叫做光电阴极的灵敏度。一个光子在阳极上产生的平均电子数叫光电倍增管的总灵敏度.(2)光电阴极灵敏度和光电管的总灵敏度最大灵敏度可达10A/lm不能受强光照射。光电倍增管的特性曲线255075100125106极间电压/V倍增系数M105104103（3）暗电流和本底电流由于环境温度、热辐射和其它因素的影响，即使没有光信号输入，加上电压后阳极仍有电流，这种电流称为暗电流。在其受人眼看不到的宇宙射线的照射后，光电倍增管会有电流信号输出—本底脉冲。4.光电倍增管的光谱特性与相同材料的光电管的相似。国产光电倍增管的技术参数光电倍增管的使用光电倍增管对供电电源的要求主要有两点，一是从阴极起经各倍增极到阳极电位逐级升高，极间电压约为50—150V左右，二是由于光电倍增管的增益随电压变化而变化，因此要求电压既稳定又可调。1、分压电阻取值在几十~几百K范围，总电阻约为几百K~1M。电阻链分压有均压式和非均压式两种。对于均压式，各分压电阻是相等的，即R1=R2……Rn。对于脉冲状运用时，多采用非均压式，主要是阴极到第一倍极间的电压和最后一级与阳极间的电压比中间的极间电压稍高一些，目的是改善光电倍增管的时间特性和增大线性输出范围。另外在脉冲状态使用时还常在最未三级间与分压电阻并联上三只旁路电容，以防止电子流不能被阳极充分收集而形成空间电荷区，电容取值一般在0.002~0.05mf。光电倍增管的供电路在产品出厂时一般都会给出参考数值，可以根据不同的具体实用情况进行参数选择。2、光电倍增管通常采用负高供电，即供电电源的正极接地，光电倍增管的信号是由阳极输出的，负高压供电时，阳极电位与地接近，便于与后面的仪器或电子线路连接，既安全又方便。应该注意，负高压供电时阴极处于负高压状态，金属屏蔽罩不能太靠近阴极，需留出1~2cm的间隔。3、光电倍增管在要求高的运用中也可以采取负高压供电，即阴极接地，这时阳极处于正高压，信号引出时必须采用一个耐压高的隔直电容，如果是直流信号输出，则后边连接的直流放大器将处于高电位，使用时应特别注意。但正高压供电时阴极接地，可以使金属屏蔽罩与阴极靠很近，这种情况屏蔽效果好，暗电流小，噪声小。注意光电倍增管是一种弱光探测器件，且不可用强光照射，特别是在通电情况下。在非弱光情况下使用一定在阴极前边加衰减。平时不使用时应避光保存。如果光电倍增管因强光照射引起响应度下降，可在暗室中存入一段时间后再使用，有时这种“疲劳”可以恢复。但强光损害严重时会造成永久性损伤。光电倍增管必须加金属屏蔽套使用，否则外界电、磁场将对它的产生干扰。在负高压供电时，应注意屏蔽套不要与阴极靠得太近。