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光電發(fā)射器ppt課件(2)(編輯修改稿)

2026-06-02 04:09 本頁面

　

【文章內(nèi)容簡介】可能產(chǎn)生放電現(xiàn)象或出現(xiàn)玻璃熒光，放電和熒光都要引起暗電流，而且還將嚴(yán)重破壞信號(hào)。因此，在陰極為負(fù)高壓應(yīng)用時(shí)屏蔽殼與玻璃管壁之間的距離至少為 10~20mm。噪聲光電倍增管的噪聲主要由散粒噪聲和負(fù)載電阻的熱噪聲組成。負(fù)載電阻的熱噪聲為 a2naK4RfTI ??（ 414）散粒噪聲主要由陰極暗電流 Id，背景輻射電流 Ib以及信號(hào)電流 Is的散粒效應(yīng)所引起的。陰極散粒噪聲電流為 )(22 dkbkskk2nk IIIfqfqII ?????? （ 415）散粒噪聲電流將被逐級(jí)放大，并在每一級(jí)都產(chǎn)生自身的散粒噪聲。如第 1級(jí)輸出的散粒噪聲電流為 )1(2)( 112nk1k21nk2n D 1 ???? ????? IfqIII（ 416）第 2級(jí)輸出的散粒噪聲電流為 )1(2)( 212212nk21k22n D 12n D 2 ???????? ?????? IfqIII第 n級(jí)倍增極輸出的散粒噪聲電流為 )(1 11nn1nnnn3212nk2n D n ?????????? ??? ?? ????? II為簡化問題，設(shè)各倍增極的發(fā)射系數(shù)都等于 δ （各倍增極的電壓相等時(shí)發(fā)射系數(shù)相差很小）時(shí)，則倍增管末倍增極輸出的散粒噪聲電流為 fGqII ??? 12 2k2n D n ? ?（ 419） δ 通常 δ 在 3~6之間，接近于 1，并且， δ 越大，越接近于 1。光電倍增管輸出的散粒噪聲電流簡化為 1???1???fGqII ?? 2k2n D n 2（ 420）總噪聲電流為 fGqIR fKTI n ???? 2ka2 24（ 421）在設(shè)計(jì)光電倍增管電路時(shí)，總是力圖使負(fù)載電阻的熱噪聲遠(yuǎn)小于散粒噪聲　R fKTa4 ? ＜＜ fGqI ?2k2（ 421）設(shè)光電倍增管的增益 G=104，陰極暗電流 Idk=1014A，在室溫 300K情況下，只要陽極負(fù)載電阻 Ra滿足 ??? k522KT42Ka GqIR（ 423）當(dāng)然，提高光電倍增管的增益（增高電源電壓） G，降低陰極暗電流 Idk都會(huì)減少對陽極電阻 Ra的要求，提高光電倍增管的時(shí)間響應(yīng)。則電阻的熱噪聲遠(yuǎn)小于光電倍增管的散粒噪聲 . 伏安特性 1. 陰極伏安特性當(dāng)入射光電倍增管陰極面上的光通量一定時(shí)，陰極電流 Ik與陰極和第一倍增極之間電壓 (簡稱為陰極電壓 Uk)的關(guān)系曲線稱為陰極伏安特性，圖 46為不同光通量下測得的陰極伏安特性。從圖中可見，當(dāng)陰極電壓較小時(shí)陰極電流 Ik隨 Uk的增大而增加，直到 Uk大于一定值 (幾十伏特 )后，陰極電流 Ik才趨向飽和，且與入射光通量 φ 成線性關(guān)系。 2. 陽極伏安特性當(dāng)入射到光電倍增管陰極面上的光通量一定時(shí)，陽極電流 Ia與陽極和末級(jí)倍增極之間電壓 (簡稱為陽極電壓 Ua)的關(guān)系曲線稱為陽極伏安特性，圖 47為 3組不同強(qiáng)度的光通量的伏安特性。當(dāng)陽極電壓增大到一定程度后，被增大的電子流已經(jīng)能夠完全被陽極所收集，陽極電流 Ia與入射到陰極面上的光通量 φ 成線性關(guān)系而與陽極電壓的變化無關(guān)。 λe,aa ΦSI ?（ 424）線性光電倍增管的線性一般由它的陽極伏安特性表示，它是光電測量系統(tǒng)中的一個(gè)重要指標(biāo)。線性不僅與光電倍增管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與供電電路及信號(hào)輸出電路等因素有關(guān)。 (1)內(nèi)因 :即空間電荷、光電陰極的電阻率、聚焦或收集效率等的變化。 (2)外因 :光電倍增管輸出信號(hào)電流在負(fù)載電阻上的壓降對末級(jí)倍增極電壓產(chǎn)生負(fù)反饋和電壓的再分配都可能破壞輸出信號(hào)的線性。疲勞與衰老光電陰極材料和倍增極材料中一般都含有銫金屬。當(dāng)電子束較強(qiáng)時(shí)，電子束的碰撞會(huì)使倍增極和陰極板溫度升高，銫金屬蒸發(fā)，影響陰極和倍增極的電子發(fā)射能力，使靈敏度下降。甚至使光電倍增管的靈敏度完全喪失。因此，必須限制入射的光通量使光電倍增管的輸出電流不得超過極限值 IaM。為防止意外情況發(fā)生，應(yīng)對光電倍增管進(jìn)行過電流保護(hù)，陽極電流一旦超過設(shè)定值便自動(dòng)關(guān)斷供電電源。在較強(qiáng)輻射作用下倍增管靈敏度下降的現(xiàn)象稱為疲勞 .隨著工作時(shí)間的積累 ,靈敏度逐漸下降的現(xiàn)象稱為衰老 . 思考題 4 何謂光電倍增管的增益特性？光電倍增管各倍增極的發(fā)射系數(shù) δ與那些因素有關(guān)？最主要的因素是什么？光電倍增管的主要噪聲是什么？在什么情況下熱噪聲可以被忽略？怎樣理解光電倍增管的陰極靈敏度與陽極靈敏度？二者的區(qū)別是什么？二者有什么關(guān)系？為什么光電倍增管不但要屏蔽光，還要屏蔽電與磁？用什么樣的材料制造光電倍增管的屏蔽罩才能屏光、屏電還能屏蔽磁？屏蔽罩為什么必須與玻璃殼分離至少20mm？習(xí)題 4 某光電倍增管的陽極靈敏度為 10A/lm，為什么還要限制它的陽極輸出電流在50~100μA？已知某

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