光电信息转换器件 §3.1.1光电倍增管 光电信息转换器件的主要特性和参数如下 三 1.光电特性-—1o[光电流]=F(Φ)[光通量] 2.光谱特性 Ⅰ@[光电流]=F(λ)[入射光波长] 3.伏安特性-—Io[光电流]=F(U)[电压] 4.频率特性 第三章光电信息转换 I[光电流]=F(f)[入射光调制频率]息 5.暗电流 Φ=0时光电信息转换器件输出的电流, 有时称为Φ=0 层6·灵敏度—一对于复色光:S=(积分灵敏度)△I/△Φ 对于单色光: S(λ)(光谱灵敏度)=△I(A)/△Φ(A)
第 三 章 光 电 信 息 转 换 上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第三章 §3.1.1 光电倍增管 回目录 1 光电信息转换器件的主要特性和参数如下： 1．光电特性 ―─ IФ [光电流]＝F（Ф）[光通量] 2．光谱特性 ―─ IФ [光电流]＝F（λ）[入射光波长] 3．伏安特性 ―─ IФ [光电流]＝F（Ｕ）[电压] 4．频率特性 ―─ IФ [光电流]＝F（f）[入射光调制频率] 5．暗电流 ―─ Ф＝0时光电信息转换器件输出的电流， 有时称为IФ＝0 6． 灵敏度 ―─ 对于复色光: S=(积分灵敏度)ΔI /ΔФ 对于单色光: S（λ）(光谱灵敏度)＝ΔI（λ）/ΔФ（λ）
光电信息转换器件 §3.1.1光电倍增管 结构与原理 三 光电倍增管由光窗、光电阴极、电子光学系统、电 上团子倍增系统和阳极等五个主要部分组成,其外形如图 3.11所示。 侧窗式 第三章光电信息转换 端窗式 TUTU TUTU (b) 回与录 图3.1.1-1光电倍增管外形
第 三 章 光 电 信 息 转 换 上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第三章 §3.1.1 光电倍增管 回目录 2 一．结构与原理 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 3.1.1-1所示。 侧窗式 端窗式
光电信息转换器件 §3.1.1光电倍增管 1.光窗 三 光窗材料有钠钙玻璃、硼硅玻璃、紫外玻璃、熔凝石英和 2氟镁玻璃等 2.光电阴极 产它的作用是接收入射光,向外发射光电子。制作光电阴 第三章光电信息转换 光窗是入射光的通道,是对光吸收较多的部分。常用的章 极的材料多是化合物半导体 3.电子光学系统 任务:(1)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 级的收集率接近于1;(2)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 时间零散最小
第 三 章 光 电 信 息 转 换 上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第三章 §3.1.1 光电倍增管 回目录 3 1．光窗 光窗是入射光的通道，是对光吸收较多的部分。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。 2．光电阴极 它的作用是接收入射光，向外发射光电子。制作光电阴 极的材料多是化合物半导体。 3．电子光学系统 任务：（1）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；（2）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 时间零散最小
光电信息转换器件 §3.1.1光电倍增管 三团4.倍增系统 第 倍增系统是由许多倍增极组成的综合体,每个倍增极章 都是由二次电子倍增材料构成的,具有使一次电子倍增的 光 能力。倍增系统是决定整管灵敏度最关键的部分。光电倍电 增管是利用二次电子发射(当高速的电子打击到金属表面信 ,由于高速电子的动能被金属吸收,改变了金属原子内电息 转 子能量的状态,使有些电子从金属表面逸出)现象制成的换 回与录 如果每个电子落到某一倍增极上从该倍增极打出σ个 二次电子,那么很明显地:
第 三 章 光 电 信 息 转 换 上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第三章 §3.1.1 光电倍增管 回目录 4 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的，具有使一次电子倍增的 能力。倍增系统是决定整管灵敏度最关键的部分。光电倍 增管是利用二次电子发射（当高速的电子打击到金属表面 ，由于高速电子的动能被金属吸收，改变了金属原子内电 子能量的状态，使有些电子从金属表面逸出）现象制成的 。 如果每个电子落到某一倍增极上从该倍增极打出σ个 二次电子，那么很明显地：
光电信息转换器件 §3.1.1光电倍增管 三式中, Ⅰ——阳极电流 光阴极发出的光电流; 光电倍增极的级数。 回远 光电倍增管的电流放大系数β可用下式表示: β 第三章光电信息转换 倍增系统有聚焦型和非聚焦型两类。 聚焦型倍增系统倍增极的结构形式有直瓦片式、圆瓦片式 回与录 非聚焦倍增系统倍增极的结构形式有百叶窗式和盒棚式
第 三 章 光 电 信 息 转 换 上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第三章 §3.1.1 光电倍增管 回目录 5 式中， I —— 阳极电流; i0 —— 光阴极发出的光电流; n ———光电倍增极的级数。 光电倍增管的电流放大系数β可用下式表示: β= = 倍增系统有聚焦型和非聚焦型两类。 聚焦型倍增系统倍增极的结构形式有直瓦片式、圆瓦片式; 非聚焦倍增系统倍增极的结构形式有百叶窗式和盒棚式
光电信息转换器件 §3.1.1光电倍增管 5.阳极 第 三 阳极是用来收集最末一级倍增极发射出来的电子的 上。现在普遍采用金属网来作阳极,使它置于靠近于最末章 级倍增极附近。 回远 光电倍增管的特性: 特性 光谱特性 3,伏安特性 光电信息转换 4,放大特性 5.频率特性 回与录 6,疲乏特性 7,暗电流
第 三 章 光 电 信 息 转 换 上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第三章 §3.1.1 光电倍增管 回目录 6 5．阳极 阳极是用来收集最末一级倍增极发射出来的电子的 。现在普遍采用金属网来作阳极，使它置于靠近于最末 一级倍增极附近。 二．光电倍增管的特性： 1．光电特性 2．光谱特性 3. 伏安特性 4．放大特性 5. 频率特性 6．疲乏特性 7. 暗电流Iφ=0
光电信息转换器件 §3.1.1光电倍增管 分析与计算 第 身三对测量直流信号,为了保证管子工作于线形状态,分压 器电流应不小于阳极电流的20倍。但过分增大分压器电流章 假如分压器又靠近管子,则管子受到分压器的加热而增光 大暗电流和噪声。分压器电阻的功率应为计算功率的2倍,电 这样可预防由于电阻发热而引起阻值改变 信 输出大脉冲电流(如100毫安以上),用一般分压器会出息 转 网现饱和,这时可使后面几级间的分压电阻为前面的几倍至换 十几倍,饱和电流会大大提高。 为了避免在最后几个倍增极上由于信号脉冲电流过大 而影响级间电位分布,需在若干个极间接上储能电容。设 输出脉冲为矩形波,如要求极间电压变化小于1%,则旁路 电容值的大小可按下式计算:c=100 la△t 13
第 三 章 光 电 信 息 转 换 上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第三章 §3.1.1 光电倍增管 回目录 13 三、分析与计算 对测量直流信号，为了保证管子工作于线形状态，分压 器电流应不小于阳极电流的20倍。但过分增大分压器电流 ，假如分压器又靠近管子，则管子受到分压器的加热而增 大暗电流和噪声。分压器电阻的功率应为计算功率的2倍， 这样可预防由于电阻发热而引起阻值改变。 输出大脉冲电流(如100毫安以上)，用一般分压器会出 现饱和，这时可使后面几级间的分压电阻为前面的几倍至 十几倍，饱和电流会大大提高。 为了避免在最后几个倍增极上由于信号脉冲电流过大 而影响级间电位分布，需在若干个极间接上储能电容。设 输出脉冲为矩形波，如要求极间电压变化小于1％，则旁路 电容值的大小可按下式计算： 上一页
光电信息转换器件 §3.1.1光电倍增管 式中la—阳极电流脉冲幅度(安) At—脉冲宽度(秒); 回远 U—阳极与最后一级(末级)倍增极之 间的电压(伏) C—储能电容(法拉) 第三章光电信息转换 回与录
第 三 章 光 电 信 息 转 换 上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第三章 §3.1.1 光电倍增管 回目录 14 式中 Ia ——阳极电流脉冲幅度(安)； Δt ——脉冲宽度(秒)； U ——阳极与最后一级(末级)倍增极之 间的电压(伏)； C ——储能电容(法拉)