光电子技术应用第14课概要.ppt

光电子技术应用第14课概要;;光电探测器件;发展趋势：高量子效率，高灵敏度，高响应速度，探测波长向红外延伸，提高有效光电面积（平板型），小型化，降低暗电流和自身噪声，减少放射性物质。使用简单化，价格降低。;应用;实时观察植物新陈代谢和化学物质的移动;宇宙射线探测;中微子的性质：中微子不带电，自旋为1/2，质量非常轻 （小于电子的百万分之一），以接近光速运动。 几乎不与其他 物质作用，穿透力强，每秒通过眼睛的中微子数以十亿。 中微子产生：核反应，天然放射，超新星，宇宙射线（美国南极 平方公里大冰立方中微子天文望远镜）。;三维人体测量;激光照射在一种材 料上时就会发生拉 曼散射效应，转换 为分子的振动能, 分子的振动频率 是特有的,通过分 析这些散射光,就 能获悉材料的结 构和化学组成特征。;一、结构和原理 光电倍增管由光窗、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统和阳极五个主要部分组成，其外形如图;1．光窗 ??? 光窗分侧窗式和端窗式两种，它是入射光的通道。一般常用的光窗材料有钠钙玻璃、硼硅玻璃、紫外玻璃、熔凝石英和氟镁玻璃等。由于光窗对光的吸收与波长有关，波长越短吸收越多，所以倍增管光谱特性的短波阈值决定于光窗材料。;2．光电阴极 ??? 光电阴极多是由化合物半导体材料制作，它接收入射光，向外发射光电子。所以倍增管光谱特性的长波阈值决定于光电阴极材料。;3．电子光学系统 ??? 电子光学系统是适当设计的电极结构，使前一级发射出来的电子尽可能没有散失地落到下一个倍增极上，也就是使下一级的收集率接近于1；并使前一级各部分发射出来的电子，落到后一级上所经历的时间尽可能相同，即渡越时间零散最小。;4．倍增系统????????????????????????? ??? 倍增系统是由许多倍增极组成的综合体，每个倍增极都是由二次电子倍增材料构成，具有使一次电子倍增的能力。因此倍增系统是决定整管灵敏度最关键的部分。;显然，阳极电流可表示为：;各种倍增极的结构形式 a) 百叶窗式? b) 盒栅式? c) 直瓦片式? d) 圆瓦片式;5．阳极 ??? 阳极置??靠近最末一级倍增极附近，用来收集最末一级倍增极发射出来的电子。;二、光电倍增管的主要参量与特性 ??? 光电倍增管的主要参量与特性是区分管子质量好坏的基本依据。分为基本参数（静态参数）、应用参数（动态参数）、运行特性（例行特性）。 ??? 基本参数与管子工作原理、结构特征、材料性质、制造工艺有关。它包括灵敏度、量子效率、增益、暗电流、光谱响应等。 ??? 应用参数与管子应用方法和探测对象有关，反映某种应用的特殊要求。它包括闪烁计数中的脉冲幅度分辨率、噪声能当量、计数坪特性；光子计数中的暗噪声计数、单电子分辨率、峰谷比；快速光脉冲测量中的上升时间、半高宽、渡越时间、时间分辨率等。 ??? 运行特性与管子运行条件、运行环境有关。它表征管子承受的外部条件和使用极限，包括稳定性、温度特性、最大线性电流、抗电磁干扰特性、抗冲击振动特性等。;1.灵敏度 ??? 倍增管灵敏度有阴极灵敏度与阳极灵敏度之分。每一种灵敏度对于入射光，又都有光谱灵敏度（对于单色光）与积分灵敏度（对于多色光或全色光）之分。 ??? 测试阴极灵敏度时，以阴极为一极，其它倍增极和阳极都连到一起为另一极，相对于阴极加100～300V直流电压，照射到光电阴极上的光通量约为10-2～10-5lm。 ??? 测试阳极灵敏度时，各倍增极和阳极都加上适当电压，因为阳极灵敏度是整管参量，与整管所加电压有关，所以必须注明整管所加电压。 ??? 积分灵敏度与测试光源的色温有关，一般用色温为2856K的白炽钨丝灯（A光源）。(色温：辐射源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光的颜色相同，则黑体的这一温度称为该辐射源的色温。)色温不同时即使测试光源的波长范围相同，各单色光在光谱分布中的组分不同时，所得的积分灵敏度也不同。;灵敏度;2.电流增益M ??? 阳极电流与阴极电流之比，或阳极灵敏度与阴极灵敏度之比，即 M = IA/IK =SA/SK ??? 若倍增管有n个倍增极，并且每个倍增极的倍增系数均相等，则 M＝σn 因为σ是电压的函数，所以M也是电压的函数。;3.光电特性 ??? 阳极光电流与入射于光电阴极的光通量之间的函数关系，称为倍增管的光电特性。;4.伏安特性 ??? 光电倍增管的伏安特性曲线分为阴极伏安特性曲线（阴极电流与阴极电压之间的关系）与阳极伏安特性曲线（阳极电流与阳极和最末一级倍增极之间电压的关系）。?????????????????????????????????;5.暗电流 ???