PMT基础知识之一.doc

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1、光电倍增管基础知识之一（光电倍增管的工作原理、特点及应用）一光电倍增管的工作原理光电倍增管是一种真空光电器件（真空管）。它的工作原理是建立在光电效应（光电发射）、二次电了发射、电了光学理论基础上的。它旳工作过程是：光了通过光窗入射到光电阴极L产生光电子，光电子通过电子光学输入系统进入倍增系统，电子得到倍增，最后阳极把电了收集起来，形成阳极电流或电压。因此一个光电倍增管可以分为儿个部分：（1）入射光窗、（2）光电阴极、（3）电子光学输入系统、（4）二次倍增系统、（5）阳极。光电倍增管结构如图（1）

2、所示。入射光聚焦电极末级倍增极芯柱管针二次邑入射窗芯柱冥空10“Pa)TPMHC0006JA光电面电子倍增部—（倍增极）图（1）光电倍增管结构不意图半透明光阴极,入射光一聚焦电极Uli121入射光窗：让光通过的光窗一般有硼硅玻璃（300nm）、透紫玻璃（185nm）、合成（:熔融）石英（160nm）、蓝宝石（Al2O3）150nm.MgF2（115nm）o光电倍增管光谱短波阈由入射光窗决定。2光电阴】是接收光了而放出光电了的电极。一般分为半透明（入射光和光电了同一方问）的端面或四面窗阴极和不透明

3、（入射光的方向与光电子方向相反）。见图（2）电子轨迹图。栅网一入射光屏蔽板0=光电阴极.V—R极1一9=倍增极图（2）电了轨迹图光电阴极的材料多用低逸出功的碱金属为主的半导体化合物，到日前为止，实用的先电阴极材料达十种Z多：ASb-Cs（特点是：阴极电阻低，允许强光下有大电流流过阴极的场合下工作）B双碱（Sb-RbCs^Sb-K-Cs）（特点是：灵敏度较高、暗电流小■热电了发射小）。C高温双碱（Sb-K-Na）（特点是：耐高温-200）D多咸（Sb・K・Na・Cs）.（特点是：宽光谱、灵敏度高）

4、EAg-OCs多咸（Sb-K-Na-Cs）（特点是：光谱可到近红外、灵敏度低）FGaAs（Cs）特点是：高灵敏、光谱平坦、强光下容易引起灵敏度变坏）。HCs-I（特点是：LI盲，在115nm的短波也有高灵敏）。ICs-Te（特点是：口盲、阴极血透过型和反射型）我公司生产的PMT的阴极材料主要是Sb-Cs双碱（Sb・RbCs、Sb-K-Cs）高温双碱（Sb-K-Na）多咸（Sb・K・Na・Cs）。表（1）各种阴极材料的特性（硼硅玻璃窗材料）特性阴极谕光谱响应（峰值（nm））线性电流（上限）（平均电

5、流）Sb-Cs300-650(440)1“Sb-Rb-Cs/Sb-K-Cs300-650(420)O.lbiA/O.OlpASb-k-Na-Cs300-850(420)900红外延长10

6、iASb-K-Na300-650(375)10gAGa-As300-9300.1pA3电子光学输输入系统电了光学输入系统由光电阴极和第一倍增极Z间的电极结构以及所加的电位构成，它使光电子尽可能多地聚焦在第一倍增极上。在快速光电倍增管中，还要求电子光学输入系统使光电了渡越时间分散最小4二次电子倍增系统二次电了发射

7、倍增系统由若干倍增极纽成(图)。丁•作时备电极依次加上递增的电位。从光电阴极发射的光电了，经过电了光学输入系统入射到第一倍增极上，产生一定数量的二次电了，这些一•次电了在电场作用下入射到下一个倍增极，二次电了乂得到倍增，如此不断进行，一直到电子流被阳极收集。倍增极有许多种类，由于它的结构、级数等不同而使电流增益、时间响应特性、线性电流、均匀性、二次电了收集效率等不同，要根据使用的目的作相应的选择。下面介绍各种倍增极的特点。(1)环形聚焦型(C・C)特点：小型紧凑、时间响应特性也好。代表管型：侧窗

8、型和小型的部分端窗管如R1051P21R212CR131R5610R1705R980o(1)盒栅型(BG)特点：光电子收集效率高、均匀性好。代表管型：R228R550CR110CR119(R130力CR105(3)直线聚焦型(L)特点：时间响丿应好(快速)、时间分辨率和脉冲均匀性好代表管型：(端窗管型)R329R331R580CR166CR115(4)百叶窗型(VB)特点第一倍增极的有效面积大，易制成较大阴极的PMT耐磁牲好、输出电流大、增益高代表管型：R1513R887EMI9635QB等""

9、"""""、、、、、、//"""""""••••••••(5)细网型(FM)特点：耐磁性能好(强磁场下工作)、均匀性好、倍增极短、平行电场、具有位置探测功能。代表管型：R3432-01R2490-05R5064R4721及细网型的多阳极的PMT(H41394140-01)等（6）MCP（Microchannel微通道板）特点是：A好的时间响应（0.1-0.3ns）B小型高增益、C强磁场下工作、D二维高空间图像分辨率、E对带电粒子、些紫外线、X射线、r射线、中子都很灵敏、F低电耗、小型、重量轻代表