光電倍增管原理、特性與應用

　1 概述

　　光電子應用技術是一門新興的高新技術，當前還處于發展階段。相信它在21世紀必將有重大創新并迅速崛起。光電子技術產業也必將發展成為一種新興的知識經濟，從而在新興技術領域形成巨大的生產力。

　　光電倍增管（PMT）是光子技術器件中的一個重要產品，它是一種具有極高靈敏度和超快時間響應的光探測器件。可廣泛應用于光子計數、極微弱光探測、化學發光、生物發光研究、極低能量射線探測、分光光度計、旋光儀、色度計、照度計、塵埃計、濁度計、光密度計、熱釋光量儀、輻射量熱計、掃描電鏡、生化分析儀等儀器設備中。

　　2 光電倍增管的一般結構

　　光電倍增管是一種真空器件。它由光電發射陰極（光陰極）和聚焦電極、電子倍增極及電子收集極（陽極）等組成。典型的光電倍增管按入射光接收方式可分為端窗式和側窗式兩種類型。圖1所示為端窗型光電倍增管的剖面結構圖。其主要工作過程如下：

　　當光照射到光陰極時，光陰極向真空中激發出光電子。這些光電子按聚焦極電場進入倍增系統，并通過進一步的二次發射得到的倍增放大。然后把放大后的電子用陽極收集作為信號輸出。

　　因為采用了二次發射倍增系統，所以光電倍增管在探測紫外、可見和近紅外區的輻射能量的光電探測器中，具有極高的靈敏度和極低的噪聲。另外，光電倍增管還具有響應快速、成本低、陰極面積大等優點。

　　3 光電倍增管的類型

　　3.1 按接收入射光方式分類

　　光電倍增管按其接收入射光的方式一般可分成端窗型（Head-on）和側窗型（side-on）兩大類。

　　側窗型光電倍增管（R系列）是從玻璃殼的側面接收入射光，兩端窗型光電倍增管（CR系列）則從玻璃殼的頂部接收射光。圖2和圖3分別是側窗式光電倍增管和端窗式光電倍過管的外形圖。

　　在通常情況下，側窗型光電倍增管（R系列）的單價比較便宜（一般數百元/只），在分光光度計、旋光儀和常規光度測定方面具有廣泛的應用。大部分的側窗型光電倍增管使用不透明光陰極（反射式光陰極）和環形聚焦型電子倍增極結構，這種結構能夠使其在較低的工作電壓下具有較高的靈敏度。