第3章_光电阴极和光电倍增管祥解.ppt

光电倍增管应用举例 碰撞闪光的光电信号随时间变化曲线 峰前部分－－碰撞物的速度和碰撞角度、尺寸、密度和组成 峰后部分－－碰撞产生的热羽黑体辐射衰减信号 强度峰值－－持续时间间隔～弹丸参数 黑体衰减－－持续时间长短～靶板参数。 光电倍增管应用举例 闪烁计数器： 闪烁晶体（NaI） + 光电倍增管 光电倍增管应用举例 闪烁计数器： 闪烁晶体（NaI） + 光电倍增管 PET系统 注入放射性物质，放射正电子，同周围的电子结合淬灭，射出511kev的γ射线,由探测器接收，可确定体内淬灭电子位置，得到CT像。 光电倍增管应用举例 滨松生产的高通量（high-throughput）PET系统 光电倍增管应用举例 PET扫描图像显示了许多疾病的早期征兆 光电倍增管结构、示意图、电压图 3.4.2 光电倍增管的主要特性和参数 1．放大倍数 在一定的工作电压下，光电倍增管的阳极信号电流IA与阴极信号 电流Ik的比值，称作放大倍数G，也称电流增益。 如果各级电子倍增极二次电子发射系数 相等， 则经n级倍增后 2．阳极灵敏度 当光电倍增管加上稳定的电源电压，并工作在线性放大区域时， 阳极输出电流IA与入射在阴极面上的光通量 的比值 RA=RK·G 阳极灵敏度和放大倍数与工作电压的关系曲线 1—最大灵敏度；2—典型放大倍数；3—典型灵敏度； 4—最小灵敏度 由于G是工作电压的函数，所以光电倍增管的阳极灵敏度与整管工作电压有关，在使用时往往要标出整管工作电压对应的阳极灵敏度 3．阳极特性 指在一定阴极光照下，阳极光电流与末级电压(最末一级倍增 极与阳极之间的电压)之间的关系，也称阳极伏安特性或输出特 性。 4.时间特性和频率响应 因为光电发射、电子发射有驰豫效应、电子在极间渡越也需要时间， 所以从光入射到光电倍增管上，至由阳极输出电流，在时间上有延迟。 但这一延迟本身通常并不重要，重要的是由相同光电子产生的二次电子之间有渡越时间上的散差。 例如，两个间隔很近的光脉冲，在输出中就可能被融合在一起。 光电发射和二次电子发射的时间延迟，约为ps量级，因而常可忽略。光电倍增管的频率响应主要受到电子渡越时间上的散差限制， 因为不同电子的初速度及其所走的具体路径均各不相同，所以由很窄的光脉冲所产生的电流脉冲，实际上比光脉冲宽得多。 脉冲上升时间 ：指从0.1脉冲幅度升到0.9脉冲所需要的时间。 脉冲前沿斜率S：指在时间 内输出脉冲的上升值与相应的脉冲上升时间之比，即 脉冲响应宽度(半宽度) ，是指脉冲前沿和后沿分别为 时，两点之间的时间间隔， (4) 渡越时间散差(零散) 是指当重复的函数光脉冲照射到倍增管的光电阴极后，在阳极回路中所产生的诸输出脉冲上某一指定点出现时间的变动。因为它是造成脉冲展宽的主要因素，所以有时就用它来代表时间分辨率。 光电倍增管的时间特性决定了它的频率响应。当用频率为f的正弦交变光信号照射倍增管时，则光电倍增管的频率上限fR可用下面经验公式求得： 5．光电特性 光电倍增管的阳极电流IA和光电阴极受照光通量 之间的关系 称为光电特性。 影响线性范围上限的因素有： （1）光电倍增极最后几级倍增极的疲乏，二次电子发射系数减小，使放大倍数降低，故阳极电流减少，特性曲线偏离直线。 （2）空间电荷效应，当电流大时倍增系统的最后两级和阳极之间出现空间电荷，将使最后几级放大倍数下降。 （3）光电阴极疲乏从而使光电特性偏离线性。透射式阴极层电阻率高，如CsSb、双碱、多碱阴极，在工作时光电阴极不能有强光照射，否则易损坏管子 影响线性范围下限的因素是暗电流与噪声。 6．暗电流 定义：当光电倍增管完全与光照隔绝，在加上工作电压后，阳极仍有电流输出，输出电流的直流部分称为该管的暗电流，即由非光照因素引起的一切电流称为暗电流。 引起暗电流有下列几方面的因素： 1) 热发射 2) 极间漏电 3) 光反馈 4) 离子反馈 5) 场致发射 6) 其他原因 (1) 热发射 光电阴极和倍增极都是低逸出功发射体，它们在室温下有热电子发射， 随温度上升而增加，特别是光电阴极和第一倍增极的热发射电子，由于经过充分放大，成为暗电流的主要部分。 要减小热电子发射，应选用热发射小的阴极材料，并在满足使用的前提下，尽量减小光电阴极的面积，并降低使用温度。 (2) 极间漏电 由于光电倍增极各级绝缘强度不够、极间尘埃、碱金属蒸汽凝结在管壁上等导电引起漏电流。在正常情况下，极间漏电所造成的暗电流远小于热发射电流。 (3) 光反馈 倍增极被大电流轰击产生的荧光、玻壳内壁在散射电子轰击下产生的荧光，这些光通过玻璃壁的反射，穿越倍增极，反馈到光电阴极上也会发射光电子，这些光电子