第五章+真空光电器件.ppt

第五章+真空光电器件
特点：
1）量子效率高
------因其逸出深度高的多
2）光谱响应率均匀，且光谱响应延伸到红外
正电子亲合势光电阴极的阈值波长为
负电子亲合势光电阴极的阈值波长为
3）热电子发射小
因负电子亲合势些不连续的量,如电子发射,光子发射,电子流等,其发射率在平均值附近上下起伏,而产生噪声
器件本身的热噪声
负载电阻的热噪声
光电阴极和倍增极的闪烁噪声(1/f噪声)
一般采用冷却的方法来抑制，但有几点要注意………….
①光电阴极的光谱响应曲线会随温度而变化，光电仪器定标时的工作温度必须和测量温度相同
②光电阴极（如CsSb)的电阻会随温度下降而很快增加，结果光电流改变了阴极的电位分布，从而影响第一倍增极的光电子收集效率
③冷却时要防止光入射窗上凝结水汽，引起入射光线的散射，同样在管座上也易引起高压击穿和漏电流
④致冷温度不能过低，否则可能会引起阴极和倍增极材料的损坏，或者是玻壳封结处裂开
5. 伏安特性
2）阳极伏安特性曲线
Ф
2Ф
3Ф
5
10
15
IA(μA)
UP(V)
50
100
相应于不同辐射通量值的阳极伏安特性示于图中，它表示阳极电流 IP 对于最后一级倍增极和阳极间的电压U的关系。作此曲线时，其余各电极的电压保持恒定。
1）阴极伏安特性曲线
Ф
2Ф
3Ф
5
10
15
IK(nA)
UK(V)
50
100
它表示阴极电流 IK 与阴极与第一倍增极之间电压的关系。
7. 稳定性
---表征阳极电流与阴极光通量之间关系。
在一定的光照度范围内，光电倍增管的输出与入射光功率保持正比例关系，但是随着入射光强的增强，在最后几级倍增极上出现较大的电流，倍增极的次级电子发射因大量发射电子而出现疲劳效应，又由于较大的电流形成显著的空间电荷而使电子的加速受阻，因此使增益降低。
工作在饱合区时信号会失真。
Ф
IP
线性区
饱合区
6. 线性
8. 滞后效应
9. 时间特性
10. 磁场特性
光电倍增管的供电和信号输出电路
高压电源
%~%之间
高压分压电路

----将高压分配在各极之间的电路
2. 分压电路的接地方法
阴极K
A阳极
D2
E
D3
D1
D4
D5
R6
R3
R2
R1
R4
R5
IP
A
0
-
阴极K
A阳极
D2
U
D3
D1
D4
D5
R6
R3
R2
R1
R4
R5
RL
IP
Cs
阴极K
A阳极
D2
U
D3
D1
D4
D5
R6
R3
R2
R1
R4
R5
Uout
RL
IP
分压电流与输出线性的关系
分压电流：流经分压电路的电流

A段：
当入射光比较弱时，流经各分压电阻的电流差别不大，所以此时成线性
B段：
当入射光再增强，前面几级所分得的电压明显增大，使它们的二次电子发射系数增大，而这种改变又一步步的被放大，所以使输出电流的放大倍数增大
C段：
当入射光再增强，用电器上的电压降比较大，使最后一级与阳级之间的电压被显著降低，使电子的收集率大大降低，从而进入饱和区
一般光电流的最大直流输出为分压电流的1/20~1/50，从而使光电流的改变不能对各分压电阻上的电压造成显著的影响
要增大线性输出范围，通常采用两种方法：
减小分压电阻的阻值来增加分压电流
在最后一倍增极和阳极之间使用一只齐纳二极管，如果必要倒数第二、第三极也可以使用
2. 脉冲信号工作时的线性
信号输出方式
1. 用负载电阻实现电流-电压转换
①在频率响应要求比较高的场合，负载电阻应尽量可能小一些
②当输出信号的线性要求较高时，选择的负载电阻应使信号电流在它上面的电压降在几伏以下
③负载电阻应比放大器的输入阻抗小得多
2. 用运算放大器实现电流-电压转换
0
+
微通道板光电倍增管
微通道的排列
+高压
电子入口
电子出口
微通道板的结构：微通道板是由成千上万个直径为15~40μm、~，微通道的内壁镀有高阻值的二次电子发射材料。
微通道板的工作原理


用微通道板代替传统光电倍增管中的电子倍增器的光电倍增管
为了减小微通道内残存离子的影响，防止雪崩击穿中，通常使用Z形的折线通道
优点：
尺寸大为缩小
响应速度大大提高
5.