光电技术_04光电发射器件浅析.ppt

　　光电发射器件是基于外光电效应的器件，包括真空光电二极管，光电倍增管，变像管，像增强管和真空电子束摄像管等器件。;4.1 光电发射阴极 ;4.1.1 光电发射阴极的主要参数 ;定义在某波长范围内的积分辐射作用于光电阴极时，光电阴极输出电流Ik与入射辐射通量φe之比为光电阴极的积分灵敏度Se。;在可见光波长范围内的“白光”作用于光电阴极时， 光电阴极电流Ik与入射光通量φv之比为光电阴极 的白光灵敏度Sv。;2.量子效率 ;3. 光谱响应 ;4.1.2 光电阴极材料 ;4.2 真空光电管与光电倍增管的工作原理 ;（1）、真空型光电管的工作原理 当入射光透过真空型光电管的入射窗照射到光电阴极面上时，光电子就从阴极发射出去，在阴极和阳极之间形成的电场作用下，光电子在极间作加速运动，被高电位的阳极收集，其光电流的大小主要由阴极灵敏度和入射辐射的强度决定。 ;缺点：体积较大、工作电压高达数百伏， 　　　玻璃管壳容易碎;4.2.2 光电倍增管的原理 ;１.基本原理;端窗式的阴极做成半球状？;锑化铯（CsSb）材料具有很好的二次电子发射功能，它可以在较低的电压下产生较高的发射系数，电压高于400V时,δ值可高达10倍。 ;2）倍增极结构:;聚焦型----瓦片静电聚焦型和圆形鼠笼式;;4.3 光电倍增管的基本特性 ; (2)阳极灵敏度 ;2. 电流放大倍数（增益） ; 对于非聚焦型光电倍增管的η1近似为90%，ηi要高于η1 ，但小于1；对于聚焦型的，尤其是在阴极与第1倍增极之间具有电子限束电极F的倍 增管，其η1≈ηi ≈ 1，这个时候可以当理想光电倍增管。 ;3 . 暗电流;(1). 欧姆漏电 电倍增管的电极之间玻璃漏电、管座漏电和灰尘漏电等。欧姆漏电通常比较稳定，对噪声的贡献小。在低电压工作时，欧姆漏电成为暗电流的主要部分。 ;(2). 热发射 由于光电阴极材料的光电发射阈值较低，容易产生热电子发射，即使在室温下也会有一定的热电子发射，并被电子倍增系统倍增。这种热发射暗电流将对低频率弱辐射光信号的探测影响严重。在光电倍增管正常工作状态下，是暗电流的主要成分。 ;(3). 残余气体放电 光电倍增管中高速运动的电子会使管中的残余气体电离，产生正离子和光子，它们也将被倍增，形成暗电流。这种效应在工作电压高时特别严重，使倍增管工作不稳定。 ;(5). 玻璃壳放电和玻璃荧光 当光电倍增管负高压使用时，金属屏蔽层与玻璃壳之间的电场很强，尤其是金属屏蔽层与处于负高压的阴极电场最强。在强电场下玻璃壳可能产生放电现象或出现玻璃荧光，放电和荧光都要引起暗电流，而且还将严重破坏信号。因此，在阴极为负高压应用时屏蔽壳与玻璃管壁之间的距离至少为10~20mm。 ;4. 噪声 ; 散粒噪声电流将被逐级放大，并在每一级都产生 自身的散粒噪声。每一个倍增极输出的散粒噪声电流如下:;如果;总噪声电流 ;5. 伏安特性 ;(2). 阳极伏安特性 ;6. 线性 ;内因： 空间电荷、光电阴极的电阻率、 聚焦或收集效率等的变化， （2）外因： 光电倍增管输出信号电流在负载电阻上的压降对末级倍增极电压产生负反馈和电压的再分配都可能破坏输出信号的线性。 ;7. 疲劳与衰老 ;4.4 光电倍增管的供电电路 ; 如图4-8所示为典型光电倍增管的电阻分压式供电电路。电路由11个电阻构成电阻链分压器，分别向10级倍增极提供电压UDD。 ; 电阻链分压器中流过每级电阻的电流并不相等，但是，当流过分压电阻的电流IR远远大于Ia时，即 IR ＞＞ Ia时，流过各分压电阻Ri的电流近似相等。工程上常设计IR大于等于10倍的Ia电流。 IR≥10Ia ;R=Ubb/IR ;（2）电源电压;2 末极的并联电容;如果有：;（2）电容C2、C3的计算 ;3 电源电压的稳定度 ;（2）输出信号的稳定度;; Iamin=UO/Ra=0.2V /82 kΩ=2.439μA 入射光通量为0.6×10-6lm时的阴极电流为 IK= SKφv=40×10-6×0.6×10-6=24×10-6μA 此时，PMT的增益G应为 ; (2) 计算偏置电路电阻链的阻值 偏置电路采用如图4-8所示的供电