光电倍增管的基本特性解析

当入射光很微弱时，普通光电管产生的光电流很小，只有零点几个微安，很不容易探测。这时常用光电倍增管，它可对电流进行放大。

1）结构及工作原理

光电倍增管由光电阴极K、倍增电极D以及阳极A组成，如图8.11所示。倍增电极上涂有在电子轰击下能发射更多电子的材料，其形状和位置设计得正好使前一级发射的电子继续轰击下一级，倍增级多的可达30级，通常为12～14级。阳极是最后用来收集电子的，输出电压脉冲。

图8.11　光电倍增管的结构及工作原理

工作时，各个倍增电极上均加有电位，阴极电位最低，各倍增电极的电位依次升高，阳极电位最高。由于相邻两倍增电极间有电位差，因此，存在加速电场对电子加速。从阴极发射出的光电子，在电场加速下，打到第一个倍增电极D1上，引起二次电子发射。每个电子能从倍增电极上打出3～6个次级电子，被打出的次级电子再经电场加速后，打在第二个倍增电极D2上，电子数又增加3～6倍。如此不断倍增，阳极最后收集到的电子数将达到阴极发射电子数的105～106倍，即光电倍增管的放大倍数可达到几万到几百万倍，光电倍增管的灵敏度比普通光电管高几万到几百万倍。因此，在很微弱的光照时，光电倍增管都能产生很大的光电流。

2）主要参数

（1）倍增系数M

倍增系数M与所加电压有关，如图8.12所示。一般阳极和阴极之间的电压为1 000～2 500 V，两个相邻倍增电极的电位差为50～100 V。(www.xing528.com)

图8.12　光电倍增管的特性曲线

（2）灵敏度

一个光子在阴极上能够打出的平均电子数叫作光电阴极的灵敏度。而一个光子在阳极上产生的平均电子数叫作光电倍增管的总灵敏度。

由于光电倍增管的灵敏度很高，所以不能受强光照射，否则将会损坏。

（3）暗电流

一般在使用光电倍增管时，必须将其放在暗室里避光使用，只对入射光起作用。但由于环境温度、热辐射等因素的影响，即使没有光信号输入，加上电压后仍有电流，这种电流称为暗电流。这种暗电流通常可以用补偿电路加以消除。

（4）光谱特性

光电倍增管的光谱特性与相同材料的光电管的光谱特性很相似。