什么是光电倍增管(Photomultiplier Tube)？

光电倍增管使用两种科学原理来放大单个入射光子的效果。它们由许多不同的光敏材料和入射光角度组成，以实现在紫外、可见光和近红外频率的工作范围内的高增益和低噪声响应光电倍增管是一种响应更灵敏的电视摄像机，现在已...

光电倍增管使用两种科学原理来放大单个入射光子的效果。它们由许多不同的光敏材料和入射光角度组成，以实现在紫外、可见光和近红外频率的工作范围内的高增益和低噪声响应光电倍增管是一种响应更灵敏的电视摄像机，现在已被广泛应用于许多领域。随着半导体的发明，真空管在电子工业中已基本被淘汰，光电倍增管除外，单个光子穿过窗口或面板并撞击光电阴极，光电材料制成的一种电极。这种材料吸收特定频率的光光子的能量并发射电子，结果称为光电效应。利用二次发射原理，这些发射的电子的效应被放大。从光电阴极发射的电子是聚焦在一系列称为倍增管的电子倍增板上。在每一个倍增管上，进入的电子引起额外的电子发射。产生级联效应，入射光子被放大或被探测到。因此，"光电倍增管"这个名称的基础，"单个光子的非常小的信号被加强到可以很容易地被光电倍增管的电流检测到的程度。光电倍增管的光谱响应主要由两个设计元素决定。窗口的类型决定了什么光子可以进入器件。光电阴极材料确定对光子的响应。其他设计变化包括管端安装窗口或侧窗，光子流从光电阴极反弹由于增益或放大受到二次发射过程的限制，且不随加速电压的增加而增加，因此研制了多级光电倍增管。光电阴极的响应取决于入射光子频率，而不是接收到的光子数。如果光子数增加，产生的电流增加了，但发射电子的频率对于任何窗口光电阴极组合都是恒定的，这是阿尔伯特·爱因斯坦用来证明光的粒子性质的结果。光电倍增管的增益可达1亿倍。这种特性，在微光学中，探测光子是非常有用的，或者说在其他微光学探测中，这些微光管是必不可少的，但真空管光电倍增管更适合于探测未准直的光光子，这意味着光线不会相互平行传播。光电倍增管最早是作为电视摄像机开发的，它使电视广播能够超越带有明亮灯光的演播室镜头，变得更自然设置或现场报告。当它们在该应用中被电荷耦合器件（CCD）取代时，光电倍增管仍被广泛使用。20世纪后半叶，RCA在美国和前苏联的设施中进行了许多光电倍增管的开发工作，世界上大多数光电倍增管都是由日本公司滨松光电制造的。

发表于 2020-09-17 21:00
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分类：科学教育

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