光電倍增管應用

1、光電倍增管（PMT研究進展及應用光電倍增管技術(shù)的進展圖1濱松生產(chǎn)的PMT近些年得到廣泛應用的MCP-PMTMicrochannelPlatePhotomultiplier）,金屬封裝PMT多通道PMTt表了光電倍增管的最新研究進展：1.高量子效率，高靈敏度，高響應速度，探測波長向紅外延伸。某些型號PM既譜響應范圍可延伸置1200nmt2.采用金屬封裝，多通道結(jié)構(gòu)，提高有效光電面積。已有的平板型PMT其有效光電面積可達89%。3.采用平板化、多陽極技術(shù)，可以小型化，具有二維高分辨率。已有的10X10道陽極，中44的MCP-PMT度僅有14.8mm=4.努力降低暗電流和自身噪聲，減少放射性物質(zhì)。暗

2、電流最小可達0.5nA,自身噪聲可減置5個暗計數(shù)/cm2sec5.將電子管真空技術(shù)與半導體技術(shù)，微細加工技術(shù)，電子軌道技術(shù)和周邊電路技術(shù)相結(jié)合。HPDHybridPhotoDetector）就是一種結(jié)合了電子管真空技術(shù)與半導體技術(shù)的復合器件。光電轉(zhuǎn)換后的電子經(jīng)過電場加速，直接照射在CC或APDk,引起“電子入射倍增效應”。6.使用簡單化，價格降低。光電倍增管的應用領(lǐng)域光電倍增管的應用領(lǐng)域非常廣泛，主要分為以下十幾種：光譜學：紫外/可見/近紅外分光光度計，原子吸收分光光度計，發(fā)光分光光度計，熒光分光光度計，拉曼分光光度計，其他液相或氣相色譜如X光衍射儀、X光熒光分析和電子顯微鏡等。質(zhì)量光譜學與固

3、體表面分析：固體表面分析，這種技術(shù)在半導體工業(yè)領(lǐng)域被用于半導體的檢查中，如缺陷、表面分析、吸附等。電子、離子、X射線一般采用電子倍增器或MC睞測定。環(huán)境監(jiān)測：塵埃粒子計數(shù)器，濁度計，NOXSOX檢測。生物技術(shù)：細胞分類計數(shù)和用于對細胞、化學物質(zhì)進行解析的熒光計。醫(yī)療應用：丫相機，正電子CT,液體閃爍計數(shù)，血液、尿液檢查，用同位素、酶、熒光、化學發(fā)光、生物發(fā)光物質(zhì)等標定的抗原體的定量測定。其他如X光時間計，用以保證膠片得到準確的曝光量。射線測定：低水平的“射線，3射線和丫射線的檢測。資源調(diào)查：石油測井，用于判斷油井周圍的地層類型及密度。工業(yè)計測：厚度計，半導體檢查系統(tǒng)。攝影印刷：彩色掃描，把彩色

4、分解成三原色(紅、綠、蘭)和黑色，作為圖象數(shù)據(jù)讀出。高能物理一一加速器實驗：輻射計數(shù)器，TOF計數(shù)器，契倫柯夫計數(shù)器，熱量計。中微子、正電子衰變實驗，宇宙線檢測：中微子實驗，空氣浴計數(shù)器，天體X線探測,恒星及星際塵埃散亂光的測定激光：激光雷達，熒光壽命測定。等離子體：等離子體探測，使用光電倍增管用來計測等離子中的雜質(zhì)光電倍增管和半導體光電器件新應用舉例、濱松生產(chǎn)的高通量(high-throughput)PET系統(tǒng)圖2PET系統(tǒng)外觀Whde-body咋showirigesophagealotncerandsmalltymphncxlemetastasisinrigytsubchvicularn&

5、amp;qionPrtocourtesycfPositronMediGarCeniEr,HamamatsuMedicalCenter圖3PET掃描圖像顯示了許多疾病的早期征兆作為一種全身檢查工具，PETE逐漸用于癌癥、心臟病，甚至癡呆的早期普查和診斷。濱松把它掌握的光子學技術(shù)，和達到最新技術(shù)發(fā)展水平的PM應用在PETi,極大推進了PET勺發(fā)展，使它靈敏度更高，響應速度更快。濱松已經(jīng)開始用自己生產(chǎn)的PE偽公司員工做定期的健康檢查，取得了顯著效果。二、利用半導體激光的植物栽培技術(shù)，圖4紅色LD和藍色LED照射下的植物工廠用有限的土地生產(chǎn)更多的糧食一一新型植物工廠。濱松的研究人員憑借他們在光學方面的

6、專長發(fā)現(xiàn)了一種提高糧食產(chǎn)量的新方法。過去的研究發(fā)現(xiàn)，紅色激光可以顯著刺激水稻的生長，但事實上，它刺激的只是秸稈的生長，因而實際上減少了水稻的產(chǎn)量。經(jīng)過大量的實驗，他們發(fā)現(xiàn)藍光可以刺激開花并使稻穗飽滿。通過合理結(jié)合紅色激光和藍光可以既提高水稻生長速度又增加產(chǎn)量。三、植物生長的光子分析技術(shù)圖515O水被西紅柿植株吸收的過程想要準確了解在植物體中到底發(fā)生了什么是非常困難的，但是濱松的“平板正電子發(fā)射成像(PlanarPositronEmissionImaging)”技術(shù)使實時觀察植物新陳代謝和化學物質(zhì)的移動成為可能。這項技術(shù)在農(nóng)業(yè)科學方面有非常廣泛的應用前景。四、跟蹤“電子發(fā)光”優(yōu)化IC設(shè)計現(xiàn)在的集

7、成電路技術(shù)可以在很小的硅片上集成數(shù)以百萬計的晶體管，但是如何確定電路是否工作一切正常成了新的問題。一種全新的方法是跟蹤電子的“發(fā)光軌跡”，如果能捕獲到電子通過晶體管時發(fā)出的數(shù)個光子，就能十分精確地評估電子線路的工作狀態(tài)。但是這需要專門的超高靈敏度的光探測器，它不僅能進行單光子計數(shù)，還能確定光子在平面上的確切位置，而且時間響應在10上秒以內(nèi)。采用這項技術(shù)，IC制造商可以在設(shè)計初期發(fā)現(xiàn)隱藏的問題，改進產(chǎn)品設(shè)計。五、宇宙射線探測圖7Super-Kamiokanden內(nèi)部的PMT陣列位于日本神岡的Super-Kamiokande(其前身為Kamiokande),原是為了測量質(zhì)子衰變所建造的實驗裝置，不

8、過至今尚未測量到衰變的實例，可是其設(shè)計同樣相當適合用來觀測中微子。身處地底一千公尺深的神岡礦山下，注入了50000噸純水的超大水缸，其內(nèi)層布滿了11200顆光電倍增管(PMT,PhotomultiplierTubes)。當中微子與水中的電子發(fā)生電子散射(ES,ElectronScattering)時，中微子的能量便會傳給電子或經(jīng)反應制造出的心子，而這些帶電粒子因為其行進速度超過光在水中的速度，使得它們會在行進方向幅射出一錐狀的電磁波，也就是所謂的Cerenkov光錐，而這些光錐就會在表面的探測器上留下一圈圈的訊號。Super-Kamiokande于1998所發(fā)表的論文之中，首度憑借測量大氣層中

9、微子的比例而間接驗證了中微子振蕩的效應，并給出大氣層中微子的質(zhì)量平方差。榮獲2002諾貝爾物理獎的東京大學教授小柴昌俊便是因為領(lǐng)導此實驗而獲此殊榮。六、三維人體測量系統(tǒng)圖8三維人體曲線掃描系統(tǒng)及控制軟件截圖濱松生產(chǎn)的人體曲線掃描系統(tǒng)，基于激光掃描器，可以進行全身高精度非接觸式測量，測量范圍2m(H)x0.6m(D)x1m(W),精度達到+/-0.5%,測量時間611秒。這套系統(tǒng)可以應用于服裝工業(yè)，醫(yī)療行業(yè)和運動制品行業(yè)。七、癌癥診斷治療新技術(shù)，按分子分離癌細胞和正常細胞圖9肺部癌組織近紅外激勵的拉曼光譜當激光照射在一種材料上時就會發(fā)生拉曼散射效應；光線是散射的，其中一小部分散射光發(fā)生能量損失，

10、轉(zhuǎn)換為分子的振動能，分子的振動頻率是特有的，通過分析這些散射光，就能獲悉材料的結(jié)構(gòu)和化學組成特征。2002年日本東京大學研究生院理學系教授浜口宏夫等人組成的研究小組與日本慶應大學、日本濱松公司使用拉曼散射光譜技術(shù)，對癌細胞和正常細胞成功進行了分子分離。實驗中使用的是浜口等人開發(fā)的被稱為時空分解拉曼散射光譜技術(shù)”，將波長為1064nm的近紅外激光用作光源。盡管此次是利用由生物活體上切除下來的肺癌樣品對拉曼散射光的光譜進行了觀測，但如果開發(fā)出像光纖內(nèi)窺鏡那樣的裝置的話，就能夠以數(shù)百nm的空間分辨率實時地觀測癌細胞，有望用于對癌癥的早期發(fā)現(xiàn)和治療等。過去由于沒有能夠檢測近紅外光光譜的設(shè)備，因此一般情況下都是使用可見光作為光源，而此時產(chǎn)生的螢光由于比拉曼散射光要強，因此難以檢測出光譜。此次，浜口等人與濱松光電共同開發(fā)出了能夠檢測近紅外拉曼散射光光譜的檢測設(shè)備。通過將該設(shè)備配備于時空分解拉曼散射光譜技術(shù)的系統(tǒng)上，就能夠利用拉曼散射光譜技術(shù)精確區(qū)分出癌細胞和正常細胞的不同的生物分子結(jié)構(gòu)。另外，試驗證明還能夠區(qū)分出不同癌癥的分子結(jié)構(gòu)差異。時空分解拉曼光譜技術(shù)能夠?qū)τ煽臻g和時間所導致的拉曼散射光光譜變化進行分析。因此可根據(jù)患部的位置，檢測出