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1、1第第4章章 光電測(cè)試常用器件光電測(cè)試常用器件 及檢測(cè)電路及檢測(cè)電路2光電檢測(cè)器件光電檢測(cè)器件 + 輸入電路輸入電路 + 前置放大器前置放大器 (實(shí)現(xiàn)光電器件輸出(實(shí)現(xiàn)光電器件輸出信號(hào)的精確檢測(cè))信號(hào)的精確檢測(cè))光電轉(zhuǎn)換的核心器件光電轉(zhuǎn)換的核心器件(溝通光學(xué)量和電子(溝通光學(xué)量和電子系統(tǒng)的接口環(huán)節(jié))系統(tǒng)的接口環(huán)節(jié))(為光電器件提供正常的電路工作條件,同(為光電器件提供正常的電路工作條件,同時(shí)完成與前置放大及耦合電路的電路匹配)時(shí)完成與前置放大及耦合電路的電路匹配)電信號(hào)經(jīng)過的重要環(huán)節(jié)電信號(hào)經(jīng)過的重要環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)3 光電器件光電器件 - 光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)(光電效應(yīng)光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)(光
2、電效應(yīng)-物理基礎(chǔ))物理基礎(chǔ)) 光電成像器件光電成像器件 - 輸出圖像輸出圖像/電視圖像電視圖像 光調(diào)制器件光調(diào)制器件 - 物理效應(yīng)(實(shí)現(xiàn)光的變換、調(diào)制、掃描)物理效應(yīng)(實(shí)現(xiàn)光的變換、調(diào)制、掃描)光子探測(cè)器光子探測(cè)器 - 光子效應(yīng)光子效應(yīng)熱電探測(cè)器熱電探測(cè)器 -吸收光輻射導(dǎo)致溫升產(chǎn)生溫度變化效應(yīng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)吸收光輻射導(dǎo)致溫升產(chǎn)生溫度變化效應(yīng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)電光調(diào)制器電光調(diào)制器 - 電光晶體傳播特性電光晶體傳播特性聲光調(diào)制器聲光調(diào)制器 - 聲光效應(yīng)(電聲換能器)聲光效應(yīng)(電聲換能器)磁光調(diào)制器磁光調(diào)制器 - 法拉第旋光效應(yīng)法拉第旋光效應(yīng)光電檢測(cè)器件光電檢測(cè)器件4RsVU- 定量描述光電器件輸出的電信號(hào)
3、與輸入的光信號(hào)之間的關(guān)系定量描述光電器件輸出的電信號(hào)與輸入的光信號(hào)之間的關(guān)系- 電壓靈敏度(電壓靈敏度(V/W) 1. 探測(cè)靈敏度(響應(yīng)度)探測(cè)靈敏度(響應(yīng)度)定義定義- 光電器件輸出的方均根電壓光電器件輸出的方均根電壓/電流與入射的光通量之比電流與入射的光通量之比- 電流靈敏度(電流靈敏度(A/W) 光源光源 - 500K黑體黑體RsII一、光電器件的性能參數(shù)一、光電器件的性能參數(shù)5- 相對(duì)光譜響應(yīng)表示相對(duì)光譜響應(yīng)表示 光譜光譜響應(yīng)響應(yīng) - 光譜響應(yīng)度光譜響應(yīng)度R R 隨波長(zhǎng)的變化關(guān)系隨波長(zhǎng)的變化關(guān)系6- 描述光電器件對(duì)入射輻射響應(yīng)快慢描述光電器件對(duì)入射輻射響應(yīng)快慢的參數(shù)的參數(shù) 2. 響應(yīng)時(shí)
4、間響應(yīng)時(shí)間時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù) - 衡量衡量響應(yīng)從穩(wěn)態(tài)值的響應(yīng)從穩(wěn)態(tài)值的10%10%上升到上升到90%90%所用所用的的時(shí)間時(shí)間 - 上升時(shí)間上升時(shí)間tr響應(yīng)從穩(wěn)態(tài)值的響應(yīng)從穩(wěn)態(tài)值的90%90%下降到下降到10%10%所用所用的的時(shí)間時(shí)間 - 下降時(shí)間下降時(shí)間tf73. 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)光電器件光電器件的響應(yīng)隨入射輻射的調(diào)制頻率而變化的特性的響應(yīng)隨入射輻射的調(diào)制頻率而變化的特性 - 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)R R0 0 - 器件在零頻時(shí)的響應(yīng)度;器件在零頻時(shí)的響應(yīng)度; =2=2 f f為信號(hào)的調(diào)制圓頻率;為信號(hào)的調(diào)制圓頻率; f為調(diào)制頻率;為調(diào)制頻率; 為響應(yīng)時(shí)間為響應(yīng)時(shí)間上限截止頻率上限截止頻率f fc
5、 c - 輸出信輸出信號(hào)功率降到零頻時(shí)的一半號(hào)功率降到零頻時(shí)的一半(信號(hào)幅度下降到(信號(hào)幅度下降到0.7070.707)R(f)/RR(f)/R0 0=0.707=0.7078- 最小可測(cè)功率(輸出信號(hào)電壓的有效值等于噪聲方均根電最小可測(cè)功率(輸出信號(hào)電壓的有效值等于噪聲方均根電壓值時(shí)的入射光功率)壓值時(shí)的入射光功率)4. 噪聲等效功率(噪聲等效功率(NEP)Us/Un-器件輸出的信噪比;器件輸出的信噪比; s-入射光功率;入射光功率;Rv-光電器件的電壓靈敏度;光電器件的電壓靈敏度;單位:?jiǎn)挝唬篧95. 探測(cè)度探測(cè)度探測(cè)度探測(cè)度 - NEP 的倒數(shù)的倒數(shù)NEP 小小 - 器件性能好(衡量光電
6、器件探測(cè)能力的指標(biāo))器件性能好(衡量光電器件探測(cè)能力的指標(biāo))(W-1)D - 描述器件在單位輸入光功率下輸出的信號(hào)信噪比描述器件在單位輸入光功率下輸出的信號(hào)信噪比/1snVnUURDNEPU106. 量子效率量子效率- 描述光電轉(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換能力的一個(gè)重要參數(shù)描述光電轉(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換能力的一個(gè)重要參數(shù)(某一特定波長(zhǎng)下單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的平均光電子與入射光子數(shù)之比)(某一特定波長(zhǎng)下單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的平均光電子與入射光子數(shù)之比)波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為 的光輻射的單個(gè)光子能量為的光輻射的單個(gè)光子能量為 h =hc/ 設(shè)光通量為設(shè)光通量為 ,則入射的光子數(shù)為,則入射的光子數(shù)為 /h 相應(yīng)的光電流為相應(yīng)的光電流為Is
7、,每秒產(chǎn)生的光電子數(shù)為,每秒產(chǎn)生的光電子數(shù)為Is/q(q-電子電荷)電子電荷)量子效率量子效率- 微觀靈敏度(統(tǒng)計(jì)平均量)微觀靈敏度(統(tǒng)計(jì)平均量) ( )=1 - 入射一個(gè)光量子就能發(fā)射一個(gè)電子入射一個(gè)光量子就能發(fā)射一個(gè)電子/產(chǎn)生一對(duì)產(chǎn)生一對(duì)電子電子空穴對(duì)(理論上)空穴對(duì)(理論上)I11二、光電發(fā)射器件及檢測(cè)電路二、光電發(fā)射器件及檢測(cè)電路1. 光電發(fā)射效應(yīng)光電發(fā)射效應(yīng)若入射光輻射的光子能量足夠大,它和金屬或半導(dǎo)體材料若入射光輻射的光子能量足夠大,它和金屬或半導(dǎo)體材料中的電子相互作用的結(jié)果使電子從物質(zhì)表面逸出,在空間中的電子相互作用的結(jié)果使電子從物質(zhì)表面逸出,在空間作用下會(huì)形成電流作用下會(huì)形成電
8、流 - 外光電效應(yīng)外光電效應(yīng)- 真空光電器件光電陰極工作的物理基礎(chǔ)真空光電器件光電陰極工作的物理基礎(chǔ) 外光電效應(yīng)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律外光電效應(yīng)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律 a) 光電特性光電特性 光電流光電流Ik與入射光通量與入射光通量 成正比(照射到光陰極上的入射成正比(照射到光陰極上的入射光頻率光頻率/頻譜成分不變、外加電壓一定)頻譜成分不變、外加電壓一定)Ik- 陰極光電流;陰極光電流; - 入射光通量;入射光通量;Sk-陰極對(duì)入射光的靈敏度陰極對(duì)入射光的靈敏度- 光電流與入射光通量的關(guān)系光電流與入射光通量的關(guān)系12b) 閾值頻率閾值頻率 光電子的最大初始動(dòng)能:光電子的最大初始動(dòng)能: Emax- 光電子的最
9、大初動(dòng)能;光電子的最大初動(dòng)能;vmax-相應(yīng)的電子最大初速度;相應(yīng)的電子最大初速度;m-電子質(zhì)量;電子質(zhì)量;h-普朗克常數(shù);普朗克常數(shù); -光頻光頻- 與入射光的與入射光的頻率頻率成正比,與入射成正比,與入射光光強(qiáng)度強(qiáng)度無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)什么時(shí)候發(fā)生光電發(fā)射?什么時(shí)候發(fā)生光電發(fā)射?W - 金屬材料的電子逸出功(電子從金屬材料表面逸出時(shí)所金屬材料的電子逸出功(電子從金屬材料表面逸出時(shí)所需的最低能量需的最低能量-與材料性質(zhì)有關(guān)的常數(shù))與材料性質(zhì)有關(guān)的常數(shù))- 功函數(shù)(功函數(shù)(eV)入射光子能量入射光子能量 = 逸出功逸出功 0= W /h -閾值頻率(產(chǎn)生光電發(fā)射的最低頻率)閾值頻率(產(chǎn)生光電發(fā)射的最低頻率
10、)波長(zhǎng)波長(zhǎng)-13 光電發(fā)射的基本過程光電發(fā)射的基本過程 金屬和半導(dǎo)體材料中的光電子發(fā)射步驟金屬和半導(dǎo)體材料中的光電子發(fā)射步驟: 1)對(duì)光子的吸收)對(duì)光子的吸收 - 物體中電子吸收光子能量,物體中電子吸收光子能量, 從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)(能量高于真空能級(jí))從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)(能量高于真空能級(jí))2)光電子向表面運(yùn)動(dòng))光電子向表面運(yùn)動(dòng) - 受激電子從受激地點(diǎn)出發(fā)向表面運(yùn)動(dòng),受激電子從受激地點(diǎn)出發(fā)向表面運(yùn)動(dòng), 與其他電子或晶格發(fā)生碰撞而損失部分能量與其他電子或晶格發(fā)生碰撞而損失部分能量3)克服表面勢(shì)壘逸出材料表面)克服表面勢(shì)壘逸出材料表面-到達(dá)表面的電子,如果到達(dá)表面的電子,如果有足夠的能量克服表面勢(shì)壘
11、對(duì)電子的束縛,可從表面逸出有足夠的能量克服表面勢(shì)壘對(duì)電子的束縛,可從表面逸出真空中自由電荷的最小能量真空中自由電荷的最小能量逸出功逸出功142. 光電真空器件及其特性光電真空器件及其特性光電倍增管(光電倍增管(PMTPMT)將微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換成光電子并獲倍增效應(yīng)的真空光電發(fā)射器件將微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換成光電子并獲倍增效應(yīng)的真空光電發(fā)射器件1 1)工作原理)工作原理光電發(fā)射陰極光電發(fā)射陰極(光陰極)(光陰極)1010-4-4PaPa真空真空電子倍增極電子倍增極陽(yáng)極(電子陽(yáng)極(電子收集極)收集極)15主要組成部分主要組成部分 - - 光窗、光電陰極、電子倍增系統(tǒng)、陽(yáng)極光窗、光電陰極、電子倍增系統(tǒng)、陽(yáng)極2
12、2)結(jié)構(gòu))結(jié)構(gòu)倍增系統(tǒng)倍增系統(tǒng)- 決定光電倍增管靈敏度的最關(guān)鍵部分決定光電倍增管靈敏度的最關(guān)鍵部分二次電子發(fā)射系數(shù)二次電子發(fā)射系數(shù) - - 表示材料二次發(fā)射能力的大小表示材料二次發(fā)射能力的大小定義定義-單個(gè)入射電子所產(chǎn)生的平均二次電子數(shù)單個(gè)入射電子所產(chǎn)生的平均二次電子數(shù)N N1 1- - 入射電子數(shù)入射電子數(shù)N N2 2- - 出射電子數(shù)出射電子數(shù)16n個(gè)倍增極(倍增系數(shù)相同)個(gè)倍增極(倍增系數(shù)相同)- - 陰極激發(fā)一個(gè)光電子,陽(yáng)極就收集到陰極激發(fā)一個(gè)光電子,陽(yáng)極就收集到 n個(gè)倍增后的電子個(gè)倍增后的電子倍增極個(gè)數(shù):倍增極個(gè)數(shù):914 - 值:值:36、 n :105108- - 倍增系數(shù)(與材
13、料的性質(zhì)、電極的結(jié)構(gòu)和形狀、所加倍增系數(shù)(與材料的性質(zhì)、電極的結(jié)構(gòu)和形狀、所加的電壓有關(guān))的電壓有關(guān))U- 倍增極間所加外加電壓;倍增極間所加外加電壓;b-與材料的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)與材料的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)171819基本參數(shù)(靜態(tài)參數(shù))基本參數(shù)(靜態(tài)參數(shù))- - 工作原理、結(jié)構(gòu)特征、材料性質(zhì)、工作原理、結(jié)構(gòu)特征、材料性質(zhì)、 制造工藝制造工藝3. 光電倍增管特性參數(shù)光電倍增管特性參數(shù)應(yīng)用參數(shù)(動(dòng)態(tài)參數(shù))應(yīng)用參數(shù)(動(dòng)態(tài)參數(shù))- - 應(yīng)用方法、探測(cè)對(duì)象應(yīng)用方法、探測(cè)對(duì)象 反映應(yīng)用的特殊要求反映應(yīng)用的特殊要求運(yùn)行特性(例行特性)運(yùn)行特性(例行特性)- - 運(yùn)行條件、運(yùn)行環(huán)境,外部條件運(yùn)行條件、
14、運(yùn)行環(huán)境,外部條件 和使用極限和使用極限 靈敏度、量子效率、增益、暗電流、光譜響應(yīng)靈敏度、量子效率、增益、暗電流、光譜響應(yīng)脈沖幅度分辨力(閃爍計(jì)數(shù));暗噪聲計(jì)數(shù)、單電子脈沖幅度分辨力(閃爍計(jì)數(shù));暗噪聲計(jì)數(shù)、單電子分辨力、峰谷比(光子計(jì)數(shù))、上升時(shí)間、半高寬、分辨力、峰谷比(光子計(jì)數(shù))、上升時(shí)間、半高寬、渡越時(shí)間、時(shí)間分辨力等渡越時(shí)間、時(shí)間分辨力等穩(wěn)定性、溫度特性、最大線性電流、抗電磁干擾特性、穩(wěn)定性、溫度特性、最大線性電流、抗電磁干擾特性、抗沖擊振動(dòng)特性等抗沖擊振動(dòng)特性等20(1) (1) 靈敏度靈敏度光電器件在單位入射光通量下的輸出電流光電器件在單位入射光通量下的輸出電流陰極靈敏度陰極靈敏
15、度S SK K=I=IK K/ / (I IK K - - 陰極發(fā)射電流);陰極發(fā)射電流);- 描述光電器件對(duì)輸入信號(hào)描述光電器件對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)能力的響應(yīng)能力S S 光電器件的靈敏度;光電器件的靈敏度; - - 入射光通量;入射光通量;I Ip p 光電器件的響應(yīng)電流光電器件的響應(yīng)電流陽(yáng)極靈敏度陽(yáng)極靈敏度S SA A=I=IA A/ / (IA - 陽(yáng)極出射電流);陽(yáng)極出射電流);21(2) (2) 電流增益電流增益G G同樣入射光通量下陽(yáng)極電流與陰極電流之比同樣入射光通量下陽(yáng)極電流與陰極電流之比/ /陽(yáng)極靈敏度與陽(yáng)極靈敏度與陰極靈敏度之比陰極靈敏度之比若倍增管有若倍增管有n n個(gè)倍增極,個(gè)
16、倍增極,并且每個(gè)倍增極的倍增并且每個(gè)倍增極的倍增系數(shù)系數(shù) 均相等均相等 是電壓的函數(shù),是電壓的函數(shù),G G也是電壓的函數(shù)也是電壓的函數(shù)(3) (3) 光電特性光電特性陽(yáng)極光電流與入射于光電陰極的陽(yáng)極光電流與入射于光電陰極的光通量之間的函數(shù)關(guān)系光通量之間的函數(shù)關(guān)系模擬量測(cè)量模擬量測(cè)量 - - 線性關(guān)系線性關(guān)系(偏離直線(偏離直線3%- 3%- 線性區(qū)上限)線性區(qū)上限)22(4) (4) 伏安特性伏安特性陰極伏安特性曲線陰極伏安特性曲線- - 表征陰極電流與陰極電壓之間關(guān)系表征陰極電流與陰極電壓之間關(guān)系陽(yáng)極伏安特性曲線陽(yáng)極伏安特性曲線- - 表征陽(yáng)極電流與陽(yáng)極和最末一級(jí)倍表征陽(yáng)極電流與陽(yáng)極和最末一
17、級(jí)倍增極之間電壓關(guān)系增極之間電壓關(guān)系電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì) - - 計(jì)算負(fù)載計(jì)算負(fù)載電阻、輸出電流、輸出電阻、輸出電流、輸出電壓電壓23(5) (5) 暗電流暗電流各極都加上正常工作電壓,并且陰極無(wú)光照情況下陽(yáng)極的各極都加上正常工作電壓,并且陰極無(wú)光照情況下陽(yáng)極的輸出電流輸出電流限制了可測(cè)光通量的最小值,產(chǎn)生噪聲的主要因素限制了可測(cè)光通量的最小值,產(chǎn)生噪聲的主要因素- 鑒別倍增管質(zhì)量的重要參量鑒別倍增管質(zhì)量的重要參量弱光探測(cè)弱光探測(cè) - 選取暗電流較小的管子選取暗電流較小的管子產(chǎn)生因素產(chǎn)生因素 陰極和靠近于陰極的倍增極之間的熱電子發(fā)射陰極和靠近于陰極的倍增極之間的熱電子發(fā)射; 陽(yáng)極或其他電極的漏電;
18、陽(yáng)極或其他電極的漏電; 由于極間電壓過高引起的場(chǎng)致發(fā)射;由于極間電壓過高引起的場(chǎng)致發(fā)射; 光反饋以及窗口玻璃中可能含有的少量的鉀、鐳、釷等光反饋以及窗口玻璃中可能含有的少量的鉀、鐳、釷等 放射性元素蛻變產(chǎn)生的放射性元素蛻變產(chǎn)生的 粒子;粒子; 宇宙射線中的宇宙射線中的 介子穿過光窗式產(chǎn)生的契倫柯夫光子介子穿過光窗式產(chǎn)生的契倫柯夫光子24(6) (6) 噪聲與噪聲等效功率噪聲與噪聲等效功率散粒噪聲散粒噪聲 - - 由倍增管本身引起的輸出偏離于平均值的起伏由倍增管本身引起的輸出偏離于平均值的起伏來(lái)源來(lái)源 - 光電陰極光電發(fā)射的隨機(jī)性和各倍增極二次電子發(fā)光電陰極光電發(fā)射的隨機(jī)性和各倍增極二次電子發(fā)射
19、的隨機(jī)性(背景光或信號(hào)光中的直流分量)射的隨機(jī)性(背景光或信號(hào)光中的直流分量)噪聲等效功率(噪聲等效功率(NEP)- 最小可探測(cè)功率最小可探測(cè)功率 光電器件輸出信噪比為光電器件輸出信噪比為1 1時(shí)的入射光通量(光功率)時(shí)的入射光通量(光功率) - - 輸出信號(hào)噪聲比為輸出信號(hào)噪聲比為SNRSNR時(shí)的輸入光通量時(shí)的輸入光通量NEP NEP 陽(yáng)極信號(hào)與噪聲的有效值之比等于陽(yáng)極信號(hào)與噪聲的有效值之比等于1 1時(shí),入射于倍增時(shí),入射于倍增管光電陰極的光功率管光電陰極的光功率/ /光通量的有效值光通量的有效值- - 可能探測(cè)到的信號(hào)的光功率可能探測(cè)到的信號(hào)的光功率/ /光通量的最小值光通量的最小值25U
20、2-拐點(diǎn)拐點(diǎn)M對(duì)應(yīng)的電壓;對(duì)應(yīng)的電壓;Ua - 陽(yáng)極電壓;陽(yáng)極電壓;光通量為光通量為 2時(shí)的最大負(fù)載電阻時(shí)的最大負(fù)載電阻 22maxaaLSUURSa-陽(yáng)極靈敏度系數(shù)陽(yáng)極靈敏度系數(shù) 光通量由光通量由 1變到變到 2時(shí),時(shí),輸出電流和電壓的增益值表示為輸出電流和電壓的增益值表示為 )()(1212LaaRSUSI陽(yáng)極伏安特性陽(yáng)極伏安特性- 最大光通量最大光通量所對(duì)應(yīng)的曲線拐點(diǎn)以右,基本所對(duì)應(yīng)的曲線拐點(diǎn)以右,基本上是平直均勻分布的(一般使上是平直均勻分布的(一般使用時(shí)倍增管也都是利用這一區(qū)用時(shí)倍增管也都是利用這一區(qū)域的特性)域的特性) 4. 光電倍增管輸入電路光電倍增管輸入電路- 保證輸出電流與入
21、射光通量之間呈線性關(guān)系保證輸出電流與入射光通量之間呈線性關(guān)系26直流供電直流供電 - - 陰極開始電壓依次升高(電阻鏈分壓法陰極開始電壓依次升高(電阻鏈分壓法-總的工作電壓通過分壓電阻網(wǎng)絡(luò)總的工作電壓通過分壓電阻網(wǎng)絡(luò)R1R11加到各相應(yīng)的電極加到各相應(yīng)的電極)各級(jí)電壓均相等(約各級(jí)電壓均相等(約80100V),總電壓約),總電壓約10001300V供電電源電壓穩(wěn)定(優(yōu)于供電電源電壓穩(wěn)定(優(yōu)于0.01%)后幾級(jí)倍增極的分壓電阻上并聯(lián)電容后幾級(jí)倍增極的分壓電阻上并聯(lián)電容 - 極間電壓穩(wěn)定極間電壓穩(wěn)定RL-負(fù)載電阻;負(fù)載電阻;C1、C2、C3- 旁路電容旁路電容 27接地點(diǎn)接地點(diǎn) - - 倍增管供電
22、電路與其后續(xù)信號(hào)處理電路必須要有倍增管供電電路與其后續(xù)信號(hào)處理電路必須要有 一個(gè)共用的參考電位一個(gè)共用的參考電位陰極接地陰極接地優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) - 便于屏蔽、光、磁、電的屏蔽罩可以跟陰極靠得近些,便于屏蔽、光、磁、電的屏蔽罩可以跟陰極靠得近些, 屏蔽效果好、暗電流小、噪聲低屏蔽效果好、暗電流小、噪聲低陽(yáng)極接地陽(yáng)極接地缺點(diǎn)缺點(diǎn) - 寄生電容大,匹配電纜連接復(fù)雜(陽(yáng)極處于正高壓)寄生電容大,匹配電纜連接復(fù)雜(陽(yáng)極處于正高壓)接直流放大器接直流放大器 - 整個(gè)放大器都處于高壓,不利于安全操作整個(gè)放大器都處于高壓,不利于安全操作接交流放大器接交流放大器 - 必須接一個(gè)耐壓很高的隔直電容器,體積大必須接一個(gè)耐
23、壓很高的隔直電容器,體積大價(jià)格高價(jià)格高優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) - 便于與后面放大器相接,操作安全;可以通過低電壓耦合便于與后面放大器相接,操作安全;可以通過低電壓耦合電容與交流放大器相接,也可以直接與直流放大器相接電容與交流放大器相接,也可以直接與直流放大器相接缺點(diǎn)缺點(diǎn) - 陰極處于負(fù)高壓,屏蔽罩不能靠得很近(陰極處于負(fù)高壓,屏蔽罩不能靠得很近(12cm),屏蔽),屏蔽效果差些,暗電流和噪聲大,體積大效果差些,暗電流和噪聲大,體積大28 穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓電源光電倍增管許多參量都與電壓有關(guān)(如果電源電壓不穩(wěn),必然光電倍增管許多參量都與電壓有關(guān)(如果電源電壓不穩(wěn),必然要引起與之有關(guān)的各參量的變化要引起與之有關(guān)的各參
24、量的變化 - 特別是電流增益的變化,特別是電流增益的變化,將直接影響輸出特性)將直接影響輸出特性)- 對(duì)電源電壓穩(wěn)定性要求較高對(duì)電源電壓穩(wěn)定性要求較高光電倍增管的電流增益光電倍增管的電流增益 nM - 極間電壓極間電壓UD的函數(shù)的函數(shù) kDcUC、k - 與倍增極材料有關(guān)的兩個(gè)系數(shù)與倍增極材料有關(guān)的兩個(gè)系數(shù) DDU1UMnk M29 分壓電阻網(wǎng)絡(luò)分壓電阻網(wǎng)絡(luò)作用作用- 按一定比例將電源電壓分壓,為各倍增極提供工作電壓按一定比例將電源電壓分壓,為各倍增極提供工作電壓 靜態(tài)下流過分壓網(wǎng)絡(luò)的電流靜態(tài)下流過分壓網(wǎng)絡(luò)的電流 - 幾個(gè)幾個(gè)M 各倍增極的工作電壓各倍增極的工作電壓 niiRRUI1/Un=I
25、RRn niiR1Ri - 100500k 對(duì)于脈沖信號(hào)的探測(cè)對(duì)于脈沖信號(hào)的探測(cè) - 適當(dāng)提高第一倍增極對(duì)陰極的電壓,適當(dāng)提高第一倍增極對(duì)陰極的電壓,有利于縮短輸出脈沖的上升時(shí)間有利于縮短輸出脈沖的上升時(shí)間 探測(cè)弱信號(hào)探測(cè)弱信號(hào) - 可適當(dāng)提高第一倍增極與陰極之間的電壓(既可以可適當(dāng)提高第一倍增極與陰極之間的電壓(既可以提高第一倍增極對(duì)光電子的收集效率,也可以使第一倍增極有較高提高第一倍增極對(duì)光電子的收集效率,也可以使第一倍增極有較高的二次發(fā)射系數(shù)的二次發(fā)射系數(shù)- 提高信噪比)提高信噪比)方法方法-增大分壓電阻增大分壓電阻R1RIUR1130 旁路電容旁路電容光脈沖入射時(shí)光脈沖入射時(shí) - 最后幾級(jí)倍增極的瞬間電流很大,使分壓最后幾級(jí)倍增極的瞬間電流很大,使分壓電阻
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