光電倍增管是微光測量，特別是極限微弱光探測技術(shù)的重要探測器。在生命科學(xué)、核物理技術(shù)、核醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)、精密分析、信息科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)自動控制、光機電一體化等高科技領(lǐng)域中，都有著很重要的應(yīng)用。

關(guān)于光電倍增管

光電倍增管建立在外光電效應(yīng)、二次電子發(fā)射和電子光學(xué)理論基礎(chǔ)上，結(jié)合了高增益、低噪聲、高頻率響應(yīng)和大信號接收區(qū)等特征，是一種具有高靈敏度和超快時間響應(yīng)的光敏電真空器件，可以工作在紫外、可見和近紅外區(qū)的光譜區(qū)。此外，在更短波方向，如γ射線、X射線探測使用的輻射探測器，以通過各種閃爍體轉(zhuǎn)化成可見光，然后再通過PMT進行檢測，其關(guān)鍵器件也是PMT。

如何選用光電倍增管

1、根據(jù)光譜響應(yīng)范圍分類選擇

雖然PMT可探測光譜范圍很寬，但每一種管型可直接響應(yīng)的波段范圍是有限的，為使其探測效率得到充分利用，同時又不造成性能及成本的浪費，需要根據(jù)入射光的波長選擇合適波段的PMT。

2、根據(jù)靈敏度選擇

選擇光譜響應(yīng)適合的光電倍增管之后，對低能微弱光的探測應(yīng)采用具有高靈敏度的管子。根據(jù)待測光譜特性的不同，可選擇用量子效率、藍光靈敏度或紅光靈敏度等參數(shù)來表征陰極靈敏度的大小。根據(jù)入射到光陰極的光量和需要輸出信號大小來估算陽極所需max靈敏度，不同型號的管子其額定陽極靈敏度是不同的。

3、根據(jù)光陰極面尺寸分類選擇

根據(jù)入射光的光斑形狀、大小、與PMT的距離關(guān)系等選擇合適的PMT。如狹縫形的光斑更適合用側(cè)窗型PMT。陰極面大小選擇以盡量多的收集光束為原則，如下圖所示，在光源特性完全一致的情況下，(a)PMT陰極面尺寸略小，不能有效收集光信號;(c)光信號雖可全部入射到PMT上，但光斑相對陰極面尺寸過小，陰極面邊緣部分沒有有效信號，卻會產(chǎn)生噪聲，使信噪比下降;(b)尺寸的選擇明顯優(yōu)于(a)和(c);(d)相比(b)而言，減小光源與PMT之間的距離，可提高光信號的收集效率、增大PMT的探測效率，是PMT的優(yōu)選方案。

4、根據(jù)暗電流選擇

假定信號很強，則暗電流影響很小;假定信號很弱，當(dāng)信號輸出的大小接近于暗電流時，則所用管子的型號要注意選擇。

5、根據(jù)使用環(huán)境分類選擇

根據(jù)使用環(huán)境的不同選擇不同的PMT，常見的環(huán)境差異如溫度、磁場等。

常規(guī)PMT可在-30~50℃的環(huán)境中使用，若在石油測井等高溫強振動環(huán)境中就需要高溫PMT，其工作溫度通常在150~175℃，隨著應(yīng)用要求的不斷提升，耐200℃高溫的PMT也已經(jīng)推向市場。此外，在有磁場干擾的環(huán)境中使用時，可使用增加磁屏蔽的PMT。

6、按輸出類型分類

主要包括光電倍增管裸管(PMT裸管)和光電倍增管模塊(PMT模塊)兩大類。對于PMT裸管其使用中需要與高壓電源，分壓電路一起配合才能夠正常工作。而在PMT模塊產(chǎn)品中，則已經(jīng)將PMT裸管和高壓電源、分壓電路等附件進行了集成。集成的PMT模塊不僅方便使用，總體積更小，而且性能更穩(wěn)定。

其中光電倍增管模塊產(chǎn)品又分為電流輸出型，電壓輸出型，光子計數(shù)型

1.電流輸出型

在PMT裸管的基礎(chǔ)上，模塊內(nèi)部耦合了高壓電源及其分壓電路，外部只需低壓供電即可，緊湊的設(shè)計也更方便使用，輸出的電流信號可直接通過示波器讀出;

2.電壓輸出型

相對于電流輸出模塊，電壓輸出的PMT模塊中多了一個跨阻放大器(Current-Voltage ConversionAmp)將電流已經(jīng)轉(zhuǎn)換成了電壓，輸出的電壓信號可通過示波器讀出，也可以通過連接數(shù)據(jù)采集卡在電腦端上讀出;

3.光子計數(shù)型

光子計數(shù)型PMT模塊內(nèi)置了光電倍增管、高壓電源、分壓電路、放大器，比較器，脈沖整形器。甄別器選擇一定閾值以上的脈沖，用脈沖整形器轉(zhuǎn)換為電壓脈沖輸出，后端通過連接光子計數(shù)單元可實現(xiàn)電腦端上的光子計數(shù)測量，同樣地只要從外部輸入低壓就能工作。

審核編輯 黃宇