S4.1光电管 MATSU R3396 92.12 光电管是基于外光电效应的光电探测器。 2022/10/7 1
2022/10/7 1 S4.1 光电管 光电管是基于外光电效应的光电探测器
4.1.1 真空光电管工作原理 (phototube) PHOTOTUBE 1、结构与工作原理 真空光电管由玻壳、光电 electrons 阴极和阳极三部分组成。 light rays photoemissive collecting material electrode (cathode) (anode) 真空光电管构造示意图 current
2022/10/7 2 4.1.1 真空光电管工作原理 1、结构与工作原理 真空光电管构造示意图 真空光电管由玻壳、光电 阴极和阳极三部分组成。 (phototube)
光电阴极即半导体光电发射材料，涂于玻壳内壁 受光照时，可向外发射光电子。阳极是金属环或金 属网，置于光电阴极的对面，加正的高电压，用来 收集从阴极发射出来的电子。 特点：光电阴极面积大，灵敏度较高，一般积分灵 敏度可达20~200uA/m;暗电流小，最低可达10 4A;光电发射弛豫过程极短。 缺点：真空光电管一般体积都比较大、工作电压高 达百伏到数百伏、玻壳容易破碎等 2022/10/7
2022/10/7 3 光电阴极即半导体光电发射材料，涂于玻壳内壁， 受光照时，可向外发射光电子。阳极是金属环或金 属网，置于光电阴极的对面，加正的高电压，用来 收集从阴极发射出来的电子。 特点：光电阴极面积大，灵敏度较高，一般积分灵 敏度可达20～200μA/lm；暗电流小，最低可达10- 14A；光电发射弛豫过程极短。 缺点：真空光电管一般体积都比较大、工作电压高 达百伏到数百伏、玻壳容易破碎等
充气型光电管的工作原理 光照生电子在电场的作用下运动，途中与惰性气 体原子碰撞而电离，电离又产生新的电子，它与 光电子一起都被阳极收集，形成数倍于真空型光 电管的光电流 μA Ubb 2022/10/7 图4-2真空光电管原理电路
2022/10/7 4 光照生电子在电场的作用下运动，途中与惰性气 体原子碰撞而电离，电离又产生新的电子，它与 光电子一起都被阳极收集，形成数倍于真空型光 电管的光电流 。 充气型光电管的工作原理
4.1.2光电管的特性 1.伏一安特性 当入射光的频谱和光通量一定时，阳极电压与与阳极电流之间的关系 称为伏一安特性。如图(a)、(b)所示。 2.光电特性 当光电管的阳极与阴极间所加电压和入射光谱一定时，阳极电流与 入射光在光电阴极上的光通量Φ之间的关系。如图解(c)所示。 2022/10/7 5
2022/10/7 5 4.1.2光电管的特性 1．伏—安特性 当入射光的频谱和光通量一定时，阳极电压与与阳极电流之间的关系 称为伏—安特性。如图（a）、（b）所示。 2．光电特性 当光电管的阳极与阴极间所加电压和入射光谱一定时，阳极电流I与 入射光在光电阴极上的光通量Φ之间的关系。如图解（c）所示
1(uA) 16 光通量 电离导电 12 光通0m) 阳极电压 阳极电压 0.20.10.60.81.0 (b) (a) (c) (a)真空光电管伏安特性；(b)充气光电管伏安特性；(c)光电管的光电特性 2022/10/7 6
2022/10/7 6 （a）真空光电管伏安特性；（b）充气光电管伏安特性；（c）光电管的光电特性
3.光谱特性 光谱特性用量子效率表示。为一定被长入射光的光子射到物体表面 上，该表面所发射的光电子平均数，称为量子效率，用百分数表示，它 直接反映物体对这种波长的光的光电效应的灵敏度。 同一光电管对于不同频率的光的灵敏度不同，这就是光电管的光谱 特性 锑铯(CsSb)材料阴极，红限波长2o0.7m,对可见光的灵敏度 较高，转换效率可达20%30%： 银-氧-铯光电阴极，构成红外探测器，其红限波长)o=1.2μm,在近 红外区(0.75~0.80um)的灵敏度有极大值，灵敏度较低，但对红外较 敏感： 锑钾钠铯阴极光谱范围较宽(0.30.85μm)灵敏度也较高，与人 眼的光谱特性很接近，是一种新型光电阴极： 对紫外光源，常采用锑铯阴极和镁镉阴极。 2022/10/7
2022/10/7 7 3．光谱特性 光谱特性用量子效率表示。对一定波长入射光的光子射到物体表面 上，该表面所发射的光电子平均数，称为量子效率，用百分数表示，它 直接反映物体对这种波长的光的光电效应的灵敏度。 同一光电管对于不同频率的光的灵敏度不同，这就是光电管的光谱 特性。 锑铯（Cs3Sb）材料阴极，红限波长0=0.7 m ，对可见光的灵敏度 较高，转换效率可达20%~30%； 银-氧-铯光电阴极，构成红外探测器，其红限波长0=1.2m，在近 红外区（0.75~0.80m）的灵敏度有极大值，灵敏度较低，但对红外较 敏感； 锑钾钠铯阴极光谱范围较宽（0.3~0.85 m ）灵敏度也较高，与人 眼的光谱特性很接近，是一种新型光电阴极； 对紫外光源，常采用锑铯阴极和镁镉阴极
n/% K2CsSb 50 (石英窗) GaAs(/Cs20) Cs3Sb 锑铯(Cs,Sb)光电阴 (石英窗) 20 极是最常用的，量子效率 10 Na2 KSb (玻璃窗) 很高的光电阴极。长波限 KNa2Sb[Cs] (玻璃窗) 约为650nm,对红外不灵 。 敏。锑铯阴极的峰值量子 Cs2Sb 效率较高，一般高达 2 (石英窗) Csg Sb 20%~30%,比银氧铯光电 (玻璃窗) 阴极高30多倍。两种或三 BiAg02Cs 0.50 (玻璃窗) 种碱金属与锑化合形成多 AgOCs 碱锑化物光阴极。其量子 (玻璃窗) 0.20 Mg 效率峰值可高达30%。 0.2 0.30.40.50.60.70.80.91.07μm 图4-1几种光电阴极材料的光谱响应 8
2022/10/7 8 锑铯(Cs 3 Sb)光电阴 极是最常用的，量子效率 很高的光电阴极。长波限 约为650nm，对红外不灵 敏。锑铯阴极的峰值量子 效率较高，一般高达 20% ~30%，比银氧铯光电 阴极高30多倍。两种或三 种碱金属与锑化合形成多 碱锑化物光阴极。其量子 效率峰值可高达30%