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咦!光電管就是少了倍增功能的光電倍增管么?

2023-10-31

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光電管(Phototubes)是基于光電效應(yīng)制成的一類真空光電探測(cè)器,它區(qū)別于光電倍增管,沒有電子倍增的過程,所以光電陰極釋放的光電子直接通過陽(yáng)極輸出。由于沒有倍增極,光電管在使用時(shí),不需要提供高壓,在低壓下就可以工作,同時(shí),相比于半導(dǎo)體器件,光敏面積也比較大,所以被廣泛應(yīng)用在醫(yī)療檢測(cè)和化學(xué)分析的場(chǎng)景下。

接下來小編就從光電管的特點(diǎn)、型號(hào)、參數(shù)解析一同與大家分析一下光電管與光電倍增管的差別。
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光電管特點(diǎn)

1、高靈敏度:通過不同的陰極材料,光電管具有對(duì)不同波長(zhǎng)的響應(yīng),目前濱松的光電管響應(yīng)波段能覆蓋115-1100 nm的波段范圍,同時(shí)具有較高的靈敏度;

2、寬動(dòng)態(tài)范圍:光電管具有較寬的動(dòng)態(tài)范圍,輸出電流能從幾個(gè)皮安到幾個(gè)微安,具有優(yōu)良的線性信號(hào)輸出,在一些光強(qiáng)動(dòng)態(tài)范圍高的場(chǎng)合中,光電管能表現(xiàn)出良好的線性;

3、溫度穩(wěn)定性:光電管的輸出隨環(huán)境溫度的變化幾乎沒有波動(dòng),所以在一些溫度變化比較大的場(chǎng)合中,光電管具有很好的溫度穩(wěn)定性;

4、光敏面積大:相比于半導(dǎo)體探測(cè)器,光電管具有較大的光敏面積,所以在光斑面積比較大的場(chǎng)合中,光電管的探測(cè)效率比較高;

5、低壓工作:由于沒有倍增級(jí),所以光電管能在低壓下進(jìn)行工作,不需要單獨(dú)再提供高壓電源。


濱松光電管型號(hào)

目前濱松的光電管根據(jù)響應(yīng)的范圍,主要?jiǎng)澐譃橐韵聨追N:
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參數(shù)解析

以下是光電管常見參數(shù)解釋,包括參數(shù)定義和相關(guān)解析。

光譜響應(yīng)范圍


光電管的光譜響應(yīng)范圍取決于光電管的窗材和陰極材料,不同的光窗決定了波長(zhǎng)的檢測(cè)下限,陰極材料決定檢測(cè)波長(zhǎng)上限。常見的光電管波長(zhǎng)響應(yīng)范圍,如下圖:

比如:R6800U-24的響應(yīng)波長(zhǎng)范圍是115-200 nm,R6800U-14的響應(yīng)波長(zhǎng)是160-200 nm,其中這兩個(gè)型號(hào)的陰極面是同一種材料,主要的差異在于窗材,-24是采用氟化鎂作為窗材,而-14則是使用石英玻璃作為窗材。

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峰值波長(zhǎng)


不同的陰極材料有不同的波長(zhǎng)響應(yīng),同一種陰極材料在不同的波長(zhǎng)下輸出靈敏度也存在一定的差異,我們把輸出靈敏度最高的波長(zhǎng)定義為峰值波長(zhǎng)。比如:R6800U-24的峰值波長(zhǎng)是130 nm,R6800U-14的峰值波長(zhǎng)是165 nm。所以在選型時(shí)盡量選擇和峰值波長(zhǎng)接近的探測(cè)器,這樣的探測(cè)效率會(huì)比較高。

最大額定參數(shù)


光電管在出廠之前,規(guī)定了相關(guān)的工作參數(shù),所以在操作時(shí)一定在規(guī)定的參數(shù)內(nèi)使用光電管。如果在超過規(guī)定的參數(shù)下使用光電管,可能會(huì)引起光電管的異常。比如:光電管有最大供電的要求,R6800U-24的最大供電電壓不能超過100 V,所以在供電時(shí),不能施加超過最大供電電壓的值,否則會(huì)引起光電管的損壞。

陽(yáng)極供電電壓


供電電壓是指陽(yáng)極和陰極之間的電壓。因?yàn)殛帢O通常接地,所以陽(yáng)極供電電壓等于陽(yáng)極和接地之間的電位差。比如:R6800U-24的最大陽(yáng)極供電電壓是100 V。

陰極峰值電流


定義:當(dāng)光電管陰極脈沖輸出時(shí)允許的峰值電流。比如:R6800U-24的陰極峰值電流是1微安。

平均陰極電流


定義:是指陰極可以允許的平均電流。通常情況下,它是指30秒的陰極電流平均值。比如:當(dāng)整個(gè)陰極面被均勻照射時(shí),R6800U-24陰極面輸出的平均電流大小為0.1微安。

平均陰極電流密度


定義:指光電陰極在單位面積上輸出的平均陰極電流大小。當(dāng)整個(gè)陰極面被均勻照射時(shí),R6800U-24陰極面單位面積上(cm2)輸出的電流大小為0.5微安。

光照靈敏度


定義:光照靈敏度是指光電管陰極光電流(A)與入射光通量的比值(lm):光照靈敏度(A/lm)=( 光電流(A))/ ( 光通量(lx)) 當(dāng)用色溫為2856K、光通量為10-5-10-2的鎢絲燈均勻的照射光電管陰極面時(shí),R6800U-09的輸出電流最小值為90微安,典型值為110微安。

輻射靈敏度


定義:輻射靈敏度是指光電管陰極光電流(A)與入射光強(qiáng)度的比值(W):  輻射靈敏度(A/W)=(光電流(A))/(光功率(W)) R6800U-24在波長(zhǎng)為122 nm的光照射下,當(dāng)光功率為1 W時(shí),輸出的最小電流是2毫安,典型值為8毫安。

暗電流與極間電容


定義:在沒有光入射時(shí),光電管也能產(chǎn)生一定的電流信號(hào),此時(shí)的電流定義為暗電流。R6800U-24在工作時(shí),如果沒有任何光進(jìn)入,此時(shí)的暗電流最大為2皮安。

極間電容:是指陽(yáng)極和陰極之間的靜電電容大小。R6800U-24的極間電容為3皮法。

推薦工作電壓


每個(gè)光電管都有推薦的工作電壓值,隨著工作電壓的增加,光電管的使用壽命往往會(huì)縮短。提供的工作電源電壓最大不能超過最大額定電壓,可以延長(zhǎng)使用壽命。同時(shí)如果電源電壓過低,光電管可能會(huì)出現(xiàn)線性偏離的情況,也可能會(huì)出現(xiàn)滯后等不良現(xiàn)象。所以,在使用時(shí),盡量在推薦的工作電壓下工作。R6800U-24推薦的工作電壓為15 V。



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