《光电倍增管》PPT课件

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1、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，使电子逸出物质表面

2、，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

3、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

4、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：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

5、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

6、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、

7、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。

8、倍增系统是决定整管灵敏度最关键的部分。