改4真空光电器件.ppt

4.1 光电阴极 灵敏度 光照灵敏度（白光灵敏度） 阴极光电流与入射白光光通量之比。 色光灵敏度 特定波长区的阴极电流与入射色光光通量之比。根据波长区不同，有蓝白、红白和红外白比。 光谱灵敏度 单色光对应的阴极光电流与单色辐射通量之比。 量子效率（产额） 阴极发射的光电子数与入射的光子数之比。它和光谱灵敏度是一种物理量的两种表示 光谱响应曲线 光谱灵敏度或量子效率与入射波长的关系曲线 热电子发射 少数电子的热能大于逸出功，因而产生热电子发射。引起暗电流，限制灵敏度极限。 常用的光电阴极材料 2、常规光电阴极 3. 负电子亲和势阴极 4.2 光电管和光电倍增管的工作原理 电子倍增极 4.3 光电倍增管的主要特性参数 阴极光照灵敏度 阳极光照灵敏度 2．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和阴极信号电流之比称为管子的放大倍数 若管子有几级倍增级，假设阳极电子的收集率为1 若各级倍增极的电子收集率和二次电子发射系数均相等 放大倍数的稳定性： 3．暗电流 热电子发射 极间漏电流 残余气体的离子发射 玻璃闪烁 场致发射(尖端放电) 暗电流与电压的关系 减小暗电流方法 热电子发射 光电阴极和前极倍增极热电子发射在热发射电流中起主要作用（因要经后面的倍增极放大） 降低温度是降低热发射电流的有效方法 极间漏电流 光电倍增管内支撑电极的绝缘体(如陶瓷片、玻璃元件和芯件等）在高压下的欧姆漏电。加上玻壳表面沾污和受潮时也会引起漏电 残余气体的离子发射 残余气体被阳极附近较高密度的电流轰击电离出正离子，它们被电场加速后，轰击阴极和前几级倍增极而产生二次电子发射，引起很大的输出噪声脉冲 玻璃闪烁 部分电子偏离正常轨迹打倒管壁上时会出现闪烁现象,引起暗电流脉冲。 解决办法：管壳为0电位，只有阴极接地，阳极高压才不会使管壳与阴极有较大的电位差。虽然这样做会使靠近阳极的倍增极和管壳有很大的电位差，但由此产生的玻璃闪烁暗电流很小（不会被放大) 场致发射(尖端放电) 工作电压较高时,逸出功较小的电极其表面在强电场下亦会发出电子,引起暗电流脉冲。 暗电流与电压的关系 A段:主要是漏电流 B段:主要是热电子发射 C段:场效发射和残余气体的离子发射 管子一般工作在B段，暗电流不至太大，信号电流增益也能得到放大 减小暗电流方法 直流补偿 选频和锁相放大 致冷 电磁屏蔽 磁场散焦法 直流补偿 选频和锁相放大 调制入射光 加选频(LC并联谐振电路)或锁相放大器（极窄的带通滤波，频率的自动跟踪能力） 致冷 热电子发射是暗电流的主要成分。 半导体制冷器件可致冷到：-20度~-30度 制冷时必须注意以下几个问题 光谱响应随温度而变，所以定标和测量时，PMT温度必需一样 改变光电阴极电阻（负电阻温度系数）从而改变其电位分布，进而影响电子光学系统收集率 致冷导致水汽，散射入射光线，引起高压漏电 过冷会损坏阴极，使封结处裂开 4．噪声 5．伏安特性 6．线性 影响线性的原因有两点： 内因-----空间电荷、光电阴极的电阻率、聚集或收集效率的变化； 外因-----由于信号电流造成负载电阻的负反馈和电压的再分配。 空间电荷——靠近阳极，空间的电子浓度很大，对于后来射出来的的电子有排斥作用，为了降低空间电荷效应影响，在电荷密度较高的后几个倍增极和阳极上所加的电压应适当地提高，增强后几个倍增极和阳极的电压梯度。 7.稳定性 在长期的工作过程中，灵敏度的慢漂移。 主要是由于最后几级倍增极受大量电子轰击而受损，它取决于阳极电流的大小，与高压无关。 滞后效应： 在光电倍增管加上电压或开始光照的短时间内，阳极输出电流存在短暂的不稳定，这种不稳定称滞后效应。主要由于电子偏离设计的轨迹以及倍增管的陶瓷支架和玻璃壳等静电作用引起的。 8.时间特性 9. 磁场特性 光电子在磁场作用下偏离正常运动轨迹，引起PMT灵敏度下降，噪声增加 为减小磁场影响，一般在管子外面加磁屏蔽筒，筒至少比管长2R 4.4 光电倍增管的工作电路 信号输出电路 －－交流微变等效电路 信号输出电路 －－ 11.偏振效应 入射光偏振方向改变时，阳极电流响应变化的现象。 安装漫反射器以减小这种误差 科13 4.1 光电阴极 4.2 光电管和光电倍增管的结构原理 4.3 光电倍增管的主要特性参数 4.4 光电倍增管的工作电路 第04章 真空光电器件 －－是保证其正常工作的必要条件，在常用的光探测器件中，其工作电路是最为复杂的。 工作电路： 高压供电电路 信号输出电路 电阻及齐纳管分压 接地方式 线性供电方式 电阻及齐纳管分压 总电压UAK 在1000～1500 V之间，倍增极极间电压UD在80～100V之间 实例： 说明： i. 第一级对阴极电流形成影响最