光电倍增管噪声模型.pdfVIP

维普资讯 第 24卷 第 2期 核电子学与探测技术 Vo1．24 No．2 2004年 3月 NuclearElectronicsDetectionTechnology M ar． 2004 光电倍增管的噪声模型 郭从 良，曾 丹 ，李 杰 ，谢于明 ，程义民 ，周银贵。，董 赛。 (中国科学技术大学 电子科学与技术系，安徽合肥 230026； 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室 ．安徽合肥 230029) 摘要 ：光 电倍增管作为一个高灵敏 的检测器 ．能够在来 自阴极的单个光电子脉冲这样低的检测水 平下工作。也就是说 ．在一个给定的时间间隔里输 出脉冲的计数提供了光子撞击光阴极速率的测量 。在 这种情况下．光 电倍增管本身的噪声变得更加重要 了。着重讨论 了光 电倍增管的噪声来源 ，噪声特征及 噪声模 型。 关键词 ：噪声分析 ；模型；光 电倍增管 中图分类号 ： T＼1j2 文献标识码 ： A 文章编号 ： 0258-0934(2004)!一0l17一O{ 1．1 光子噪声 0 引言 如果撞击在光阴极上的光子流来源于热宽 光电倍增管的噪声来源可以粗略地分为两 带源，而且假设光子在随机时间间隔发射 。在这 类。第一类属于来 自于光电倍增管工作的基本 样的条件下，几个光子将在同一时间间隔t内 过程所引起的噪声 ；第二类属于光 电倍增管设 撞击光阴极的概率服从泊松分布 。其噪声同平 计和制造的方式及使用条件所引起的噪声 。第 均光子达到速率及光阴极时间响应 r有关。 一 类是更基本的，它包括光 电子发射和通过二 1．2 光阴极的噪声 次发射 电子倍增管的统计过程；第二类包括光 假设光阴极发射产生时 ，在一个光子吸收 阴极的热离子发射，管子里残留气体电离，输出 和其后的一个光 电子发射之间的时间是短暂的 极到光阴极 的光反馈，以及 由管子里许多材料 (为ps量级)。又假设吸收过程是一个统计过 程，由此，在光阴极里的电子输送 ．以及光致发 的 自发发射所引起的随机发射。 射能够用一个物理量表征，即量子效率 。由于 l 光 电倍增管的噪声源 光阴极对光电子信号的贡献是随机发射的热离 化电子．所 以光阴极电子流的噪声与量子效率 如上所述，光电倍增管噪声有不同的来源 ， T7及在时间 r内发射热电子的平均率 ／lth有关 。 因此 ，在描述其噪声特征时，应首先描述光 电倍 1．3 二次发射噪声 增管各不相同噪声源的噪声特征。然后综合分 当一个电子撞击到光电倍增管的一个正电 析其总体的噪声特征，比如，等效输入噪声及输 极 (如阳极、倍增极)上时．它可能释放 出一个或 出中的统计起伏。 多个低能量的二次电子。但每一个一次电子所 释放 出的二次电子数并非相同，某些 电子可能 收稿 日期 ：2003一O1—15 不释放二次电子