光的探测及PMT应用技术 演示文稿.ppt

光的探测及光电倍增管的应用技术 光的探测及光电倍增管的应用技术 ■ 前言 据统计人类所了解关于世界的信息， 超过7 0%是通过人的眼睛得到的。 眼睛是什么？就是： “光学”、“光子”学！ 光的世界，五彩缤纷、灿烂夺目，令人神往。 “光是制造物质的粘合剂”。 “物质之光” “光是向电子提供能量并控制其轨道”。 “电子之光” “光是控制着细胞新陈代谢，支配着细胞与细胞间的信息传递和功能调节”。 “生命之光” “光是探索人类、未知未踏领域的 “关键因素” 在当代，没有一个技术部门不与光学和光子学有联系。 “光无处不在” “光无所不能” 据最近报导科学家创造全球最亮的光束，(电子在接近光速下沿着环形管道发射时产生的同步光)。它几乎比太阳光亮1000亿倍。它将幇助研究人员： ▲ 画出原子结构图 ▲ 研制挽救生命的药物 ▲ 解释地球和其他行星诞生的过程 ▲ 改进巧克力的味道 了解光的信息，探测光变得越来越重 要。隨着光探测器的迅速发展，品种 和性能提高使得我们能够探测到： ▲一个光电子信号 (相当于光的强度10－18W) ▲ 亚皮秒甚至飞秒的光信号 (1皮秒=10－12秒) 使光的探测进入一个新的领域－“光子时代” 对于“光信号”的探测要得到比较滿意 的结果，首先要选择： ▲ 合适测量方法 ▲ 正确选择光探测器－光电倍增管 ▲ 恰当地挑选它的工作状态 ▲ 注意光电倍增管输出的传输方式 ▲ 提高信噪比 ▲ 注意环境条件的影响。 光的探测及光电倍增管的应用技术 ■ 第一部分光的探测 ■ 第二部分光电倍增管的选择 ■ 第三部分使用中几个问题 ■ 第四部分测光模块及其应用 第一部分 光 的 探 测 ■ “电荷积分法” (即将各个光电子产生的阳极脉冲进积分，用阳极输出电流大小来表征光的辐射通量 ) “电荷积分法” ▲ 直流法－是将光电倍增管输出信号的直流成份，通过放大器低通带滤波器的检测方法(适用于光较强探测)。 “电荷积分法” ▲ 交流法－是将光电倍增管输出信号，通过电容只取交流成份，或将光信号调制成一定频率的调制光，再用交流放大器(锁相放大器)的检测方法(适用于光较弱探测) “电荷积分法” 对光电倍增管的要求是： ● 稳定性高 ● 暗电流小 ● 伩噪比高 ● 宽光谱(紫外～红外) ● 滞后低 在光分析仪器常采用“电荷积分法”该应用里常采用的石英玻璃窗和多碱側窗型、端窗型光电倍增管。 光子计数法 ■ 光子计数法－是把光电倍增管的输出脉冲经过放大、幅度甄别，对幅度在某一甄别电压以上的脉冲进行计数的方法(适用于极微弱光探测)。 光子计数法 特点是： ▲有很高的信噪比。在极弱光测量时，比测量电流法高5-10倍。 ▲可以探测极低的辐射通量，可探测到1x10-18w 或更低 ▲有很高的稳定性。 光子计数法 ▲ 有很宽的动态范围 ▲ 本底-计数可以很方便从二次测量之差方法扣除 ▲ 消除了漏电流的影响 ▲ 便于数据处理 光子计数法 对光电倍增管特性的要求是： ▲ 单光电子分辨率要高 ▲ 暗脉冲计数少 ▲ 增益大(一般要求G＞1X106) 在生物、化学发光及生命科学等微弱中探测中常用“光子计数法”。 时间相关的单光子计数 激光器的驱动电路经延迟后，作为时幅变换器开始信号，光电倍增管的输出信号作为时---幅变换器停止信号，利用多道脉冲分析器而获得样品光的发射的波形。 “能谱分析法” 通过光电倍增管探测射线+闪烁体的“简接发光”确定样品中的射线及活度。如γ、α、康普顿谱仪。 第二部分光电倍增管的选择 选择光电倍增管的原则是： ■ 入射光波长 ■ 光的强度 ■ 光束直径 ■ 光的速度 光 电 阴 极 ◆ 原则：选择的光阴极的光谱响应应与待测光的光谱相似。 光电阴极的初步选择要考虑 ▲ 窗材料 ▲ 阴极材料 ▲ 阴极大小 ▲ 阴极形式 ▲ 光电参数 窗 材 料