最新光电子技术第14课概要课件ppt.ppt

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1、光电子技术第14课概要产生原因度量探测器种类散粒噪声光电子的随机产生all产生－复合噪声载流子产生与复合的随机性光电导探测器热噪声电荷载流子的随机热运动all1/f噪声光敏层的微粒不均匀all温度噪声周围环境交换热能热探测器精彩回顾光电探测器件光电效应：真空光电器件、光电导器件及光伏器件光电倍增管（PMT）宇宙射线探测测质子衰变（无）测中微子（12种基本粒子之一）一千公尺深神冈矿山下50000吨纯水内层11200颗PMT中微子能量传给水电子锥形电磁波水电子速度超过光在水中的速度切连可夫辐射中微子的性质：中微子不带电，自旋为1/2，质量非常轻（小于电子的百

2、万分之一），以接近光速运动。几乎不与其他物质作用，穿透力强，每秒通过眼睛的中微子数以十亿。中微子产生：核反应，天然放射，超新星，宇宙射线（美国南极平方公里大冰立方中微子天文望远镜）。中微子的探测：切连可夫辐射利用中微子和镓的相互作用来探测中微子中微子的应用：中微子通讯，地球CT扫描，恒星天体的结构三维人体测量服装工业，医疗行业和运动制品行业。激光照射在一种材料上时就会发生拉曼散射效应，转换为分子的振动能,分子的振动频率是特有的,通过分析这些散射光,就能获悉材料的结构和化学组成特征。癌症诊断治疗新技术，按分子分离癌细胞和正常细胞一、结构和原理光电倍增管由光

3、窗、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统和阳极五个主要部分组成，其外形如图极微弱光信号电信号1．光窗光窗分侧窗式和端窗式两种，它是入射光的通道。一般常用的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。由于光窗对光的吸收与波长有关，波长越短吸收越多，所以倍增管光谱特性的短波阈值决定于光窗材料。2．光电阴极光电阴极多是由化合物半导体材料制作，它接收入射光，向外发射光电子。所以倍增管光谱特性的长波阈值决定于光电阴极材料。3．电子光学系统电子光学系统是适当设计的电极结构，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，也就是使下一级的收

4、集率接近于1；并使前一级各部分发射出来的电子，落到后一级上所经历的时间尽可能相同，即渡越时间零散最小。4．倍增系统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，具有使一次电子倍增的能力。因此倍增系统是决定整管灵敏度最关键的部分。为了表征不同材料的二次电子发射能力，通常将二次发射电子数N2与入射的一次电子数N1的比值定义为该材料的二次发射系数：显然，阳极电流可表示为：i0——光阴极发出的光电流n——光电倍增级的级数倍增极材料：1）银氧铯和锑铯既是灵敏的光电发射体，也是良好的二次电子发射体。2）氧化物型，主要是氧化镁。3）合金型，

5、主要是银镁、铝镁、铜镁、镍镁、铜铍等合金。各种倍增极的结构形式a)百叶窗式b)盒栅式c)直瓦片式d)圆瓦片式5．阳极阳极置于靠近最末一级倍增极附近，用来收集最末一级倍增极发射出来的电子。二、光电倍增管的主要参量与特性光电倍增管的主要参量与特性是区分管子质量好坏的基本依据。分为基本参数（静态参数）、应用参数（动态参数）、运行特性（例行特性）。基本参数与管子工作原理、结构特征、材料性质、制造工艺有关。它包括灵敏度、量子效率、增益、暗电流、光谱响应等。应用参数与管子应用方法和探测对象有关，反映某种应用的特殊要求。它包括闪烁计数中的脉冲幅度分辨率、噪声能当量、计

6、数坪特性；光子计数中的暗噪声计数、单电子分辨率、峰谷比；快速光脉冲测量中的上升时间、半高宽、渡越时间、时间分辨率等。运行特性与管子运行条件、运行环境有关。它表征管子承受的外部条件和使用极限，包括稳定性、温度特性、最大线性电流、抗电磁干扰特性、抗冲击振动特性等。1.灵敏度倍增管灵敏度有阴极灵敏度与阳极灵敏度之分。每一种灵敏度对于入射光，又都有光谱灵敏度（对于单色光）与积分灵敏度（对于多色光或全色光）之分。测试阴极灵敏度时，以阴极为一极，其它倍增极和阳极都连到一起为另一极，相对于阴极加100～300V直流电压，照射到光电阴极上的光通量约为10-2～10-5l

7、m。测试阳极灵敏度时，各倍增极和阳极都加上适当电压，因为阳极灵敏度是整管参量，与整管所加电压有关，所以必须注明整管所加电压。积分灵敏度与测试光源的色温有关，一般用色温为2856K的白炽钨丝灯（A光源）。(色温：辐射源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光的颜色相同，则黑体的这一温度称为该辐射源的色温。)色温不同时即使测试光源的波长范围相同，各单色光在光谱分布中的组分不同时，所得的积分灵敏度也不同。灵敏度公式说明阴极灵敏度阴极光谱灵敏度SK(λ)=IKλ/ΦλS：灵敏度λ：波长I：光电流Φ：光通量下标K：阴极下标A：阳极阴极积分灵敏度SK=IK/Φ阳极灵敏度

8、阳极光谱灵敏度SA(λ)=IAλ/Φλ阳极积分灵敏度SA=IA/Φ2.电流增益M