1、收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除光電倍增管附錄二光電倍增管K光陰極；F聚焦極；DDi。打拿極；A陽極。光電倍增管是一種常用的靈敏度很高的光探測器，它由光陰極、電子光學輸入系統(tǒng)、倍增系統(tǒng)及陽極組成，并且通過高壓電源及一組串聯(lián)的電阻分壓器在陰極一打拿極（又稱“倍增極”）一陽極之間建立一個電位分布。光輻射照射到陰極時，由于光電效應(yīng)，陰極發(fā)射電子，把微弱的光輸入轉(zhuǎn)換成光電子；這些光電子受到各電極間電場的加速和聚焦，光電子在電子光學輸入系統(tǒng)的電場作用下到達第一倍增極，產(chǎn)生二次電子，由于二次發(fā)射系數(shù)大于1，電子數(shù)得到倍增。以后，電子再經(jīng)倍增系統(tǒng)逐級倍增，陽極收集倍增后的電子流并輸出光電流信號，在負載電

2、阻上以電壓信號的形式輸出。窗比光申.佶增計爪意圖根據(jù)打拿極的幾何形狀和排列方式，光電倍增管分為聚焦型（環(huán)狀、直線）和非聚焦型（百葉窗式、盒柵式）。本裝置采用百葉窗式光電倍增管，過去采用GDB44F型，現(xiàn)采用GDB43型。其優(yōu)點為脈沖幅度分辨率較好，適用閃爍能譜測量。它的主要指標應(yīng)該包括以下幾方面：光電轉(zhuǎn)換特性、電子倍增特性、噪聲或暗電流、時間特性等；在此主要介紹光電轉(zhuǎn)換特性和電子倍增特性。光電轉(zhuǎn)換特性光陰極的光譜響應(yīng)和靈敏度光陰極是接收光子并放出光電子的電極，一般是在真空中把陰極材料蒸發(fā)在光學窗的內(nèi)表面上，形成半透明的端窗陰極；光陰極材料的品種有數(shù)十種，但最常用的只是五、六種，如銻銫化合物等。

3、一般光電倍增管光陰極前的光學窗有兩種：硼玻璃窗或石英窗，前者適用于可見光，后者可透過紫外光。光陰極受到光照射后發(fā)射光電子的幾率是波長的函數(shù)，稱為光譜響應(yīng)。在長波端的響應(yīng)極限主要由光陰極材料的性質(zhì)決定，而短波端的響應(yīng)主要受入射窗材料對光的吸收所限制。了解光電倍增管的光譜響應(yīng)特性有利于正確選擇不同管子使之與閃爍體的發(fā)射光譜相匹配。在實際應(yīng)用中，光電轉(zhuǎn)換特性通常使用另一個宏觀定義，即一定通量F的白光照射陰極所能獲得的光電子流（ik）稱為光陰極光照靈敏度：skLkF其中ik單位為微安；F為光通量，單位為“流明”（lm）。電子倍增特性光電倍增管的放大倍數(shù)及陽極靈敏度1）光電倍增管的放大倍數(shù)（增益）M由于

4、打拿極的倍增作用，從光陰極發(fā)射出來的電子不斷被倍增，最后可在陽極上得到大量電子。從光陰極射出，到達第一打拿極的一個電子，經(jīng)過多次倍增后在陽極得到的電子數(shù)，稱為光電倍增管電流放大倍數(shù)（增益）?！瓣枠O接收到的電子數(shù)M=第一打拿極收集到的電子數(shù)在理想情況下一般可寫成：TOC o 1-5 h zM=5n（2）式中6是平均二次發(fā)射系數(shù)，n為打拿極的級數(shù)。二次發(fā)射系數(shù)6是極間電壓的函數(shù)，可用經(jīng)驗公式表示：5=a（VD）b（3）其中V為打拿極之間的電壓，a、b為經(jīng)驗常數(shù)。如果打拿極電子傳遞效率為g，那么增益M比較實際的表達式可寫成：M=（g5）n（4）對設(shè)計良好的聚焦型管子g約等于1,對非聚焦型管子gvl。

5、2）陽極光照靈敏度S放大倍數(shù)是光電倍增管的重要參數(shù)之一，但往往有些技術(shù)說明書不直接給出它的數(shù)值，而是在給出光陰極光照靈敏度Sk的同時，給出光電倍增管的“陽極光照靈敏度”Sa,它們之間的關(guān)系是：=gcMSk陽極電流ia入射到陰極的光通量F5）其中sa的單位為A/lm,gc為第一打拿極對光電子的收集效率。陽極光照靈敏度的物理意義是：當一個流明的光通量照在光陰極上時，在光電倍增管陽極上輸出的電流（陽極電流）ia的數(shù)值。a當入射光通量F增大時，陽極電流ia在相當寬的范圍內(nèi)是線性增大的；但F太a大時,就出現(xiàn)偏離線性。原因之一是打拿極發(fā)射二次電子疲勞,使放大倍數(shù)減??；其二是最后幾級打拿極和陽極上有空間電荷

6、堆積；也有可能是分壓電阻選精品文檔精品文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除擇不當，使最后幾級打拿極以及陽極之間的電壓降低，放大系數(shù)減小，這一問題可以通過調(diào)整分壓電阻來解決。陽極光照靈敏度Sa和總電壓的關(guān)系由式（3）、（4）、（5）可知：Sa*Vbn，故logSa*logV，兩個量的對數(shù)成線性關(guān)系；因而隨著電流增加到某一數(shù)值會出現(xiàn)非線性，logSa增加變得緩慢；一般說來，加在光電倍增管上的高壓在1000V之內(nèi)線性還是比較理想的。需要指出的是：閃爍探測器的線性問題是由多個因素共同作用的結(jié)果，不僅光電倍增管是個重要因素，閃爍晶體本身也存在能量線性問題。因此在實

7、際應(yīng)用中，必須考慮多方面的因素，比如各部件的匹配等，而常用的解決方法則是調(diào)整光電倍增管的工作參數(shù)。光電倍增管的管腳插入底座。底座是由分壓器與射極跟隨器組成。1）分壓器光電倍增管中各電極的電位由外加電阻分壓器抽頭供給。本實驗使用正高壓電路，陰極接地，陽極處于高電位，輸出端使用耐高壓電容隔開。所加電壓應(yīng)根據(jù)說明書或不同用途以及管子的性能進行考慮；建議用戶在使用本實驗裝置時采用我們的推薦值。2）射極跟隨器射極跟隨器具有電流放大作用（放大倍數(shù)一般為幾十百以上），但其電壓放大倍數(shù)恒小于1而接近于1，且輸出電壓和輸入電壓同相，因此具有電壓跟隨的特點，頻率響應(yīng)較好。附錄一NaI（Tl）閃爍晶體閃爍體按其化學

8、性質(zhì)可分為兩類：類是無機晶體閃爍體，通常是含有少量雜質(zhì)（稱為激活劑）的無機鹽晶體，如碘化鈉（鉈激活）單晶體、即Nal（Tl）,碘化銫（鉈激活）單晶體、即CsI（Tl）,硫化鋅（銀激活）、即ZnS（Ag）等；另一類是有機閃爍體，它們都是苯環(huán)碳氫化合物。閃爍體的發(fā)光機制比較復(fù)雜，在此對無機晶體閃爍體的發(fā)光機制作些簡要的定性介紹。剛/宇KZZZZZz沁（a）品儲的昵證姑繪無機晶體閃爍體屬離子型晶體，原子（離子）之間結(jié)合得比較緊密相互之間影響比較大，晶格中原子電子能級加寬成為系列連續(xù)的能帶。其中最低能量狀態(tài)已為電子所填滿，故稱為滿帶；價電子都處于稍高的能量狀態(tài)，這種能帶稱為“價帶”。若價帶未填滿，則在

9、外電場作用下將有凈電流產(chǎn)生；若價帶已填滿，則必須有電子被激發(fā)到更高的能帶導(dǎo)帶上去，才能產(chǎn)生電流，此時價帶上有一空穴，導(dǎo)帶上有一電子，即產(chǎn)生了一個自由電子空穴對。價帶與導(dǎo)帶之間的空隙中不存在電子能級，稱為禁帶；禁帶有一寬度Eg，它和晶體的導(dǎo)電性質(zhì)密切相關(guān)，導(dǎo)體在O.leV左右，半導(dǎo)體在0.632.5eV之間，無機閃爍體為絕緣透明物質(zhì)，Eg3eV,NaI為7.0eV。o也存在另一種情況：在閃爍晶體中產(chǎn)生的電子空穴對仍束縛著，稱為“激子”，它們在晶格中一起運動，在外電場中無凈電流產(chǎn)生，其能帶在導(dǎo)帶之下，稱為“激帶”。自由的導(dǎo)帶電子和價帶空穴可以復(fù)合成激子，激子也可以吸收熱運動能量變成自由電子空穴對。

10、當核輻射進入閃爍體時，既可產(chǎn)生自由電子空穴對，也可以產(chǎn)生激子。而后電子從導(dǎo)帶或激帶躍遷到價帶，退激過程中放出光子；也存在著競爭過程非輻射躍遷，即通過放熱（晶格振動）退激。涉電了尸2=h激帶澈話劑|三三撤咬慮兔謙子2SX禁帶；丄基蠱F空穴fl怵帶晶#能級禁帶中出現(xiàn)II瘵括劑產(chǎn)生的能級有一點需要指出，純的Nal晶體不是有效的閃爍體。一是因為相應(yīng)禁帶寬度的光子能量在紫外光范圍，不是可見光；二是退激發(fā)出的光子尚未逸出晶體就會被晶體自身吸收。為了解決這一問題，在純晶體中摻入少量雜質(zhì)原子（如T1）,稱為“激活劑”，它們成為發(fā)光中心，形成一套激發(fā)能級，能量比導(dǎo)帶低，而基態(tài)卻比價帶高，這樣躍遷產(chǎn)生的光子能量就

11、比禁帶寬度Eg小，那么它就不可能再使價帶上的電子激發(fā)到導(dǎo)帶上去，從而避免自吸收。碘化鈉閃爍晶體能吸收外來射線能量使原子、分子電離和激發(fā)，退激時發(fā)射出熒光光子。Nal(Tl)晶體的密度較大(p=3.67g/cm3),而且高原子序數(shù)的碘占重量的85%，所以對Y射線的探測效率特別高，同時相對發(fā)光效率大；它的發(fā)射光譜最強波長為415nm左右，能與光電倍增管的光譜響應(yīng)較好匹配。此外，晶體的透明性也很好，測量Y射線時能量分辨率也是閃爍體中較好的一種。一個需要指出的問題是：在閃爍體的選取上要注意閃爍體對所測的粒子要有較大的阻止本領(lǐng)，以使入射粒子(特別是能量較大的粒子)在閃爍體中能損耗較多的能量而退激產(chǎn)生光子。原先使用的國產(chǎn)NaI(Tl)晶體尺寸為20 x20mm,這一厚度對定標時測高能Y(E1MeV)時的效率不夠高，而且對高能卩粒子的計數(shù)率也比較低；本裝置現(xiàn)采用的閃爍探測器的尺寸為25x45mm的Nal(T