光電倍增管是微光測(cè)量，特別是極限微弱光探測(cè)技術(shù)的重要探測(cè)器。在生命科學(xué)、核物理技術(shù)、核醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)、精密分析、信息科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)自動(dòng)控制、光機(jī)電一體化等高科技領(lǐng)域中，都有著很重要的應(yīng)用。

關(guān)于光電倍增管

光電倍增管建立在外光電效應(yīng)、二次電子發(fā)射和電子光學(xué)理論基礎(chǔ)上，結(jié)合了高增益、低噪聲、高頻率響應(yīng)和大信號(hào)接收區(qū)等特征，是一種具有高靈敏度和超快時(shí)間響應(yīng)的光敏電真空器件，可以工作在紫外、可見(jiàn)和近紅外區(qū)的光譜區(qū)。此外，在更短波方向，如γ射線、X射線探測(cè)使用的輻射探測(cè)器，以通過(guò)各種閃爍體轉(zhuǎn)化成可見(jiàn)光，然后再通過(guò)PMT進(jìn)行檢測(cè)，其關(guān)鍵器件也是PMT。

如何選用光電倍增管

1、根據(jù)光譜響應(yīng)范圍分類選擇

雖然PMT可探測(cè)光譜范圍很寬，但每一種管型可直接響應(yīng)的波段范圍是有限的，為使其探測(cè)效率得到充分利用，同時(shí)又不造成性能及成本的浪費(fèi)，需要根據(jù)入射光的波長(zhǎng)選擇合適波段的PMT。

2、根據(jù)靈敏度選擇

選擇光譜響應(yīng)適合的光電倍增管之后，對(duì)低能微弱光的探測(cè)應(yīng)采用具有高靈敏度的管子。根據(jù)待測(cè)光譜特性的不同，可選擇用量子效率、藍(lán)光靈敏度或紅光靈敏度等參數(shù)來(lái)表征陰極靈敏度的大小。根據(jù)入射到光陰極的光量和需要輸出信號(hào)大小來(lái)估算陽(yáng)極所需max靈敏度，不同型號(hào)的管子其額定陽(yáng)極靈敏度是不同的。

3、根據(jù)光陰極面尺寸分類選擇

根據(jù)入射光的光斑形狀、大小、與PMT的距離關(guān)系等選擇合適的PMT。如狹縫形的光斑更適合用側(cè)窗型PMT。陰極面大小選擇以盡量多的收集光束為原則，如下圖所示，在光源特性完全一致的情況下，(a)PMT陰極面尺寸略小，不能有效收集光信號(hào);(c)光信號(hào)雖可全部入射到PMT上，但光斑相對(duì)陰極面尺寸過(guò)小，陰極面邊緣部分沒(méi)有有效信號(hào)，卻會(huì)產(chǎn)生噪聲，使信噪比下降;(b)尺寸的選擇明顯優(yōu)于(a)和(c);(d)相比(b)而言，減小光源與PMT之間的距離，可提高光信號(hào)的收集效率、增大PMT的探測(cè)效率，是PMT的優(yōu)選方案。

4、根據(jù)暗電流選擇

假定信號(hào)很強(qiáng)，則暗電流影響很小;假定信號(hào)很弱，當(dāng)信號(hào)輸出的大小接近于暗電流時(shí)，則所用管子的型號(hào)要注意選擇。

5、根據(jù)使用環(huán)境分類選擇

根據(jù)使用環(huán)境的不同選擇不同的PMT，常見(jiàn)的環(huán)境差異如溫度、磁場(chǎng)等。

常規(guī)PMT可在-30~50℃的環(huán)境中使用，若在石油測(cè)井等高溫強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境中就需要高溫PMT，其工作溫度通常在150~175℃，隨著應(yīng)用要求的不斷提升，耐200℃高溫的PMT也已經(jīng)推向市場(chǎng)。此外，在有磁場(chǎng)干擾的環(huán)境中使用時(shí)，可使用增加磁屏蔽的PMT。

6、按輸出類型分類

主要包括光電倍增管裸管(PMT裸管)和光電倍增管模塊(PMT模塊)兩大類。對(duì)于PMT裸管其使用中需要與高壓電源，分壓電路一起配合才能夠正常工作。而在PMT模塊產(chǎn)品中，則已經(jīng)將PMT裸管和高壓電源、分壓電路等附件進(jìn)行了集成。集成的PMT模塊不僅方便使用，總體積更小，而且性能更穩(wěn)定。

其中光電倍增管模塊產(chǎn)品又分為電流輸出型，電壓輸出型，光子計(jì)數(shù)型

1.電流輸出型

在PMT裸管的基礎(chǔ)上，模塊內(nèi)部耦合了高壓電源及其分壓電路，外部只需低壓供電即可，緊湊的設(shè)計(jì)也更方便使用，輸出的電流信號(hào)可直接通過(guò)示波器讀出;

2.電壓輸出型

相對(duì)于電流輸出模塊，電壓輸出的PMT模塊中多了一個(gè)跨阻放大器(Current-Voltage ConversionAmp)將電流已經(jīng)轉(zhuǎn)換成了電壓，輸出的電壓信號(hào)可通過(guò)示波器讀出，也可以通過(guò)連接數(shù)據(jù)采集卡在電腦端上讀出;

3.光子計(jì)數(shù)型

光子計(jì)數(shù)型PMT模塊內(nèi)置了光電倍增管、高壓電源、分壓電路、放大器，比較器，脈沖整形器。甄別器選擇一定閾值以上的脈沖，用脈沖整形器轉(zhuǎn)換為電壓脈沖輸出，后端通過(guò)連接光子計(jì)數(shù)單元可實(shí)現(xiàn)電腦端上的光子計(jì)數(shù)測(cè)量，同樣地只要從外部輸入低壓就能工作。

審核編輯 黃宇