光電倍增管

光電倍增管原圖鏈接圖片來源優酷網

光電倍增管是將微弱光信號轉換成電信號的真空電子器件。光電倍增管用在光學測量儀器和光譜分析儀器中。它能在低能級光度學和光譜學方面測量波長200~1200納米的極微弱輻射功率。閃爍計數器的出現，擴大了光電倍增管的應用範圍。激光檢測儀器的發展與採用光電倍增管作為有效接收器密切有關。電視電影的發射和圖象傳送也離不開光電倍增管。光電倍增管廣泛地應用在冶金、電子、機械、化工、地質、醫療、核工業、天文和宇宙空間研究等領域。

中文名:光電倍增管

外文名:photomultiplier tube

作   用；微弱光信號轉換成電信號

類   型:真空電子器件

特   點:極微弱輻射功率

分   類:光學

目錄

簡介

光電倍增管是將微弱光信號轉換成電信號的真空電子器件。光電倍增管用在光學測量儀器和光譜分析儀器中。它能在低能級光度學和光譜學方面測量波長200~1200納米的極微弱輻射功率。閃爍計數器的出現，擴大了光電倍增管的應用範圍。激光檢測儀器的發展與採用光電倍增管作為有效接收器密切有關。電視電影的發射和圖象傳送也離不開光電倍增管。光電倍增管廣泛地應用在冶金、電子、機械、化工、地質、醫療、核工業、天文和宇宙空間研究等領域。

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原理

光電倍增管建立在外光電效應、二次電子發射和電子光學理論基礎上，結合了高增益、低噪聲、高頻率響應和大信號接收區等特徵，是一種具有極高靈敏度和超快時間響應的光敏電真空器件，可以工作在紫外、可見和近紅外區的光譜區。日盲紫外光電倍增管對日盲紫外區以外的可見光、近紫外等光譜輻射不靈敏，具有噪聲低（暗電流小於1nA）、響應快、接收面積大等特點   。

應用

由於光電倍增管增益高和響應時間短，又由於它的輸出電流和入射光子數成正比，所以它被廣泛使用在天體光度測量和天體分光光度測量中。其優點是：測量精度高，可以測量比較暗弱的天體，還可以測量天體光度的快速變化。天文測光中，應用較多的是銻銫光陰極的倍增管,如RCA1P21。這種光電倍增管的極大量子效率在4200埃附近，為20%左右。還有一種雙鹼光陰極的光電倍增管,如GDB-53。它的信噪比的數值較RCA1P21大一個數量級，暗流很低。為了觀測近紅外區，常用多鹼光陰極和砷化鎵陰極的光電倍增管，後者量子效率最大可達50%。

普通光電倍增管一次只能測量一個信息，即通道數為1。矩陣。由於通道數受陽極末端細金屬絲的限制，只做到上百個通道。

其他

組成部分

光電倍增管可分成4個主要部分，分別是：光電陰極、電子光學輸入系統、電子倍增系統、陽極。

優點

電倍增管是進一步提高光電管靈敏度的光電轉換器件。管內除光電陰極和陽極外，兩極間還放置多個瓦形倍增電極。使用時相鄰兩倍增電極間均加有電壓用來加速電子。光電陰極受光照後釋放出光電子，在電場作用下射向第一倍增電極，引起電子的二次發射，激發出更多的電子，然後在電場作用下飛向下一個倍增電極，又激發出更多的電子。如此電子數不斷倍增，陽極最後收集到的電子可增加 10^4～10^8倍，這使光電倍增管的靈敏度比普通光電管要高得多，可用來檢測微弱光信號。光電倍增管高靈敏度和低噪聲的特點使它在光測量方面獲得廣泛應用。

尺寸

光電倍增管根據不同的應用有不同的尺寸大小，目前世界上最大的光電倍增管是20英寸，由日本濱松光子學株式會社（hamamatsu）研製生產，最初用於小柴昌俊的超級神岡探測器中，裝入了11200個，並最終探測到了宇宙中微子，小柴昌俊因此獲得了2002年諾貝爾物理學獎，而20寸光電倍增管也因此在2014年獲得「IEEE里程碑」。