光電倍增管原理、特性與應(yīng)用

　1 概述

　　光電子應(yīng)用技術(shù)是一門新興的高新技術(shù)，當(dāng)前還處于發(fā)展階段。相信它在21世紀(jì)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(jì)，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)器件中的一個重要產(chǎn)品，它是一種具有極高靈敏度和超快時間響應(yīng)的光探測器件?？蓮V泛應(yīng)用于光子計數(shù)、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、熱釋光量儀、輻射量熱計、掃描電鏡、生化分析儀等儀器設(shè)備中。

　　2 光電倍增管的一般結(jié)構(gòu)

　　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(cè)窗式兩種類型。圖1所示為端窗型光電倍增管的剖面結(jié)構(gòu)圖。其主要工作過程如下：

　　當(dāng)光照射到光陰極時，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進(jìn)入倍增系統(tǒng)，并通過進(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極收集作為信號輸出。

　　因為采用了二次發(fā)射倍增系統(tǒng)，所以光電倍增管在探測紫外、可見和近紅外區(qū)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(yīng)快速、成本低、陰極面積大等優(yōu)點(diǎn)。

　　3 光電倍增管的類型

　　3.1 按接收入射光方式分類

　　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(cè)窗型（side-on）兩大類。

　　側(cè)窗型光電倍增管（R系列）是從玻璃殼的側(cè)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(cè)窗式光電倍增管和端窗式光電倍過管的外形圖。

　　在通常情況下，側(cè)窗型光電倍增管（R系列）的單價比較便宜（一般數(shù)百元/只），在分光光度計、旋光儀和常規(guī)光度測定方面具有廣泛的應(yīng)用。大部分的側(cè)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(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠使其在較低的工作電壓下具有較高的靈敏度。