光电倍增管原理、特性与应用

4 使用特性

4.1 光谱响应

光电倍增管由阴极收入射光子的能量并将其转换为光子，其转换效率（阴极灵敏度）随入射光的波长而变。这种光阴极灵敏度与入射光波长之间的关系叫做光谱响应特性。

图4给出了双碱光电倍增管（其光阴极材料为Sb-Rb-Cs和Sb-K-Cs）的典型光谱响应曲线。

4.2 光照灵敏度

由于测量光电倍增管的光谱响应特性需要精密的测试系统和很长的时间，因此，要为用户提供每一支光电倍增管的光谱响应特性曲线是不现实的，所以，一般是为用户提供阴极和阳极的光照灵敏度。

阴极光照灵敏度，是指使用钨灯产生的2856K色温光测试的每单位通量入射光产生的阴极光电子电流。阳极光照灵敏度是每单位阴极上的入射光能量产生的阳极输出电流（即经过二次发射极倍增的输出电流）。

4.3 电流放大（增益）

光阴极发射出来的光电子被电场加速后撞击到第一倍增极上将产生二次电子发射，以便产生多于光电子数目的电子流，这些二次发射的电子流又被加速撞击到下一个倍增极，以产生又一次的二次电子发射，连续地重复这一过程，直到最末倍增极的二次电子发射被阳极收集，这样就达到了电流放大的目的。这时光电倍增管阴极产生的很小的光电子电流即被放大成较大的阳极输出电流。

一般的光电倍增管有9～12个倍增极。

4.4 阳极暗电流

光电倍增管在完全黑暗的环境下仍有微小的电流输出。这个微小的电流叫做阳极暗电流。它是决定光电倍增管对微弱光信号的检出能力的重要因素之一。

4.5 磁场影响

大多数光电倍增管会受到磁场的影响，磁场会使光电倍增管中的发射电子脱离预定轨道而造成增益损失。这种损失与光电倍增管的型号及其在磁场中的方向有关。

一般而言，从阴极到第一倍增极的距离越长，光电倍增管就越容易受到磁场的影响。因此，端窗型尤其是大口径的端窗型光电倍增管在使用中要特别注意这一点。

4.6 温度特点

降低光电倍增管的使用环境温度可以减少热电子发射，从而降低暗电流。另外，光电倍增管的灵敏度也会受到温度的影响。在紫外和可见光区，光电倍增管的温度系数为负值，到了长度截止波长附近则呈正值。由于在长波截止波长附近的温度系数很大，所以在一些应用中应当严格控制光电倍增管的环境温度。

4.7 滞后特性

当工作电压或入射光发生变化之后，光电倍增管会有一个几秒钟以几十秒钟的不稳定输出过程，在达到稳定状态之前，输出信号会出现一些微过脉冲或欠脉冲现象。这种滞后特性在分光光度测试中应予以重视。

滞后特性是由于二次电子偏离预定轨道和电极支撑架、玻壳等的静电荷引起的。当工作电压或入射光改变时，就会出现明显的滞后。对此，北京滨松公司侧窗型光电倍增管采用了"抗滞后设计"方案，实际上已经很好地消除了这种滞后现象。

5 光电倍增管的应用

光吸收和光发射应用所适用的光电倍增管的型号选择及特性

一、利用光吸收原理

1.紫外/可见/近红外光光度计

为确定样品物质的量，可采用连续光谱对物质进行扫描，并利用光电倍增管检测光通过被测物前后的强度，即可得到被测物质的光吸收程度，从而计算出物质的量

光电倍增管特性：宽光谱响应；高稳定性；低暗电流；高子效率；低滞后效应；较好偏光特性

适用管型：R212，R374，R376，R928，R955，R1463，R1477，R3896，R6356，R6357，CR114，CR131

2.原子吸收分光光度计

分析各种元素时，需要专用的元素灯来照射燃烧并将雾化分离成厚子状态的被测物质制成样品，用光电倍增管检测光被吸收的强度，您与预先得到的标准样品进行比较

光电倍增管特性：同上

适用管型：R928，R955，CR131

3.旋光仪、糖度计

旋光仪、糖度计是测定物质旋光度的仪器，通过肇光度的测定，可以分析物质的浓度、含量及纯度等

光电倍增管特性：高稳定性；低蝉电流；低滞后效应；较好偏光特性

适用管型：R142（GDB142）；R221（GBD221）

二、利用发光原理

1.发光分光光度计

样品接收外部照射后会发光，用单色器将这种光特征光谱线显示出来，并用光电倍增管探测是否存在及其强度，可定性或定量检测样品中的各元素

光电倍增管特性：高灵敏度；高稳定性；低音电流

适用管型：IP28，R106，R166，R212，R759，R6350，R6351，R6352，R6354，R6356，R6355，R4220，R7311，CR114，CR131

2.荧光分光光度计

用光电倍增管检测荧光强度及光谱特性，可性或定时地分析样品中的成份

光电倍增管特性：同上

适用管型：R928，R1527，R3788，R4220，R6353，R6358，CR131

3.拉曼分光光度计

由于拉曼发光极其微弱，因此检测工作需要复杂光路系统，且采用单光子计数法

光电倍增管特性：高量子效率；低暗电流；罗的单光子分辨能力

适用管型：R943-02、R649，R1463P，R2949，CR129，CR130

4.其他

液相或气相色谱、X光衍射仪、X光荧光分析电子显微镜

光电倍增管特性：同上

适用管型：IP21，R647，R580，R647-01，R1166，R3788，R6095

其它应用领域所适用的电倍增管的型号选择及特性

1.质量光谱学与固体表分析

光电倍增管特性：高稳定性、高电流增益、低暗电流

适用管型：R474/515/595/596/2362/5150

2.环境监测、尘埃粒子计数器

光电倍增管特性：低噪声、低毛刺、高量子效率

适用管型：IR21、R105/647/3788/6350、CR114

3.浊度计

光电倍增管特性：低暗电流、低峰值噪声、高量子效率

适用管型：IR21、R105/1924/6350

4.生物技术，细胞分类仪

光电倍增管特性：高量子效率、高稳定性、低暗电流

适用管型：R928/1477/2368/3788/6353/6358/CR131

5.γ相、正电子CT

光电倍增管特性：高能量辨率、高管恶性循环较好均匀性

适用管型：R1307/6231/6237、CR119、R1450/1548/1635/5800/5900/6427

6.液体闪烁计数

光电倍增管特性：高量子效率、快速时间响应、高脉冲线性

适用管型：R331、CR129/135

来源：维库开发网