用光電倍增管進(jìn)行光測(cè)量

由于要測(cè)量的電流非常弱，所以用光電倍增管測(cè)量光的應(yīng)用工作通常需要使用皮安計(jì)。

光電倍增管（PMT）是一種把光變成電流的裝置。光電倍增管有一個(gè)對(duì)光敏感的陰極，它發(fā)射的電子數(shù)目與撞擊到其上面的光子數(shù)量成正比。這些電子被加速運(yùn)行后撞擊到下一級(jí)，并引起3到6個(gè)二次電子的發(fā)射。根據(jù)管子型號(hào)的不同，這個(gè)過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行6至14級(jí)（稱為倍增管電極(dynode)）。通?？梢赃_(dá)到100萬(wàn)倍或者更高的總增益。

詳細(xì)工作情況

使每個(gè)連續(xù)的光電倍增管電極的電壓都比它前面一個(gè)電極的電壓更高，這樣電子就得到加速。做到這一點(diǎn)最容易的方法是給整個(gè)光電倍增管的兩端加上一個(gè)電壓，然后從一個(gè)分壓器的各個(gè)抽頭取得供給各個(gè)倍增管電極的電壓，如圖4-13所示。

加到每個(gè)光電倍增管電極上的電壓決定于PMT的設(shè)計(jì)，并由每個(gè)管子的型號(hào)來(lái)確定。

光電倍增管電極電阻器的總電阻應(yīng)當(dāng)使得流過(guò)這一系列電阻器的電流至少比待測(cè)的光電倍增管陽(yáng)極電流大100倍：

　
大多數(shù)光電倍增管都要求其陽(yáng)極到陰極的電位在1000V到3000V 之間。由于陽(yáng)極是讀出點(diǎn)，所以通常工作在接近地的電位，而陰極則處于負(fù)的高電位。吉時(shí)利公司的248型高壓電源可以為這種應(yīng)用工作提供高達(dá)5000V的電壓。

大多數(shù)光電倍增管的陽(yáng)極電流范圍從皮安到100μA。由于皮安計(jì)具有很高的靈敏度，所以通常用作陽(yáng)極電流的讀出裝置。皮安計(jì)具有很低的輸入電壓降（輸入端壓降），這就使得陽(yáng)極實(shí)際上處于地電位。圖4-14示出使用6485型皮安計(jì)的典型配置情況。如果PMT要求的電壓不超過(guò)1000V，6517A型靜電計(jì)電壓源可以提供很方便的解決方案。因?yàn)樗軠y(cè)量電流又能供出高達(dá)±1000V的電壓。

采用這種連接方法時(shí)，皮安計(jì)讀出的電流為負(fù)值。有的時(shí)候，要求測(cè)量出的電流必須為正值。在這種情況下，簡(jiǎn)單地重新安排電路，并使用一個(gè)附加的電源就能獲得正電流。測(cè)量正PMT電流的電路配置示于圖4-15。皮安計(jì)在最后一個(gè)倍增管電極處讀取電流，此電流等于陽(yáng)極電流減去流過(guò)前一個(gè)倍增管電極的電流。實(shí)際上，進(jìn)行這種測(cè)量時(shí)略微犧牲了PMT的增益。

即使在陰極未照亮?xí)r，PMT中通常也會(huì)流過(guò)一個(gè)小的電流。這種現(xiàn)象稱為“暗電流”，并且在大多數(shù)的應(yīng)用中是無(wú)關(guān)緊要的。在另一些情況下，則可以使用REL（零點(diǎn)）功能將其從讀數(shù)中減去，或者簡(jiǎn)單地使用內(nèi)置的零點(diǎn)抑制功能（如果儀器具有此功能的話）將其消除。