光電倍增管原理、特性與應用

　1 概述

　　光電子應用技術(shù)是一門(mén)新興的高新技術(shù)，當前還處于發(fā)展階段。相信它在21世紀必將有重大創(chuàng )新并迅速崛起。光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)也必將發(fā)展成為一種新興的知識經(jīng)濟，從而在新興技術(shù)領(lǐng)域形成巨大的生產(chǎn)力。

　　光電倍增管（PMT）是光子技術(shù)器件中的一個(gè)重要產(chǎn)品，它是一種具有極高靈敏度和超快時(shí)間響應的光探測器件?？蓮V泛應用于光子計數、極微弱光探測、化學(xué)發(fā)光、生物發(fā)光研究、極低能量射線(xiàn)探測、分光光度計、旋光儀、色度計、照度計、塵埃計、濁度計、光密度計、熱釋光量?jì)x、輻射量熱計、掃描電鏡、生化分析儀等儀器設備中。

　　2 光電倍增管的一般結構

　　光電倍增管是一種真空器件。它由光電發(fā)射陰極（光陰極）和聚焦電極、電子倍增極及電子收集極（陽(yáng)極）等組成。典型的光電倍增管按入射光接收方式可分為端窗式和側窗式兩種類(lèi)型。圖1所示為端窗型光電倍增管的剖面結構圖。其主要工作過(guò)程如下：

　　當光照射到光陰極時(shí)，光陰極向真空中激發(fā)出光電子。這些光電子按聚焦極電場(chǎng)進(jìn)入倍增系統，并通過(guò)進(jìn)一步的二次發(fā)射得到的倍增放大。然后把放大后的電子用陽(yáng)極收集作為信號輸出。

　　因為采用了二次發(fā)射倍增系統，所以光電倍增管在探測紫外、可見(jiàn)和近紅外區的輻射能量的光電探測器中，具有極高的靈敏度和極低的噪聲。另外，光電倍增管還具有響應快速、成本低、陰極面積大等優(yōu)點(diǎn)。

　　3 光電倍增管的類(lèi)型

　　3.1 按接收入射光方式分類(lèi)

　　光電倍增管按其接收入射光的方式一般可分成端窗型（Head-on）和側窗型（side-on）兩大類(lèi)。

　　側窗型光電倍增管（R系列）是從玻璃殼的側面接收入射光，兩端窗型光電倍增管（CR系列）則從玻璃殼的頂部接收射光。圖2和圖3分別是側窗式光電倍增管和端窗式光電倍過(guò)管的外形圖。

　　在通常情況下，側窗型光電倍增管（R系列）的單價(jià)比較便宜（一般數百元/只），在分光光度計、旋光儀和常規光度測定方面具有廣泛的應用。大部分的側窗型光電倍增管使用不透明光陰極（反射式光陰極）和環(huán)形聚焦型電子倍增極結構，這種結構能夠使其在較低的工作電壓下具有較高的靈敏度。