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光电倍增管基础篇之一:探测范围

发布时间:2015-08-02 编辑:王芳

  

为了让用户更好地了解及应用北京滨松公司的产品,北京滨松公司微信平台推出了“滨松讲堂”系列专题,专门介绍相关产品的基础知识、工作原理、典型应用等。这是第一篇,从光电倍增管的“宽度”和“深度”探测范围入手。

 

从科学的角度来说,电磁波是能量的一种,凡是高于绝对零度的物体,都会释放出电磁波,且温度越高,释放的电磁波波长就越短。电磁波由低频到高频主要分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。各个波段都有其独特的作用,无线电波用于卫星通信等;红外线用于遥控、热成像仪、红外制导导弹等;可见光是所有生物用来观察事物的基础;紫外线用于医用消毒,验证假钞,测量距离,工程上的探伤等;X射线用于CT照相;γ射线用于治疗等。

 

正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样,除光波外,人们也看不见无处不在的电磁波,它是一位人类素未谋面的“朋友”。即使是可见光,人类眼睛对微弱光也无能为力。但是这位朋友与我们的生活息息相关,如何清楚认识并充分利用就显得尤为迫切和重要。而光电倍增管在宽光谱和极微弱光的探测方面都是一个不错的选择。

 

光电倍增管(Photomultiplier Tube,简称PMT)是一种真空玻璃器件,可将光信号转化为电信号,因超高灵敏度和快速响应等特点备受关注。在检测光谱方面,其可探测约100nm~1μm范围内的光信号。此外,在更短波方向,如γ射线、X射线探测使用的辐射探测器,以通过各种闪烁体转化成可见光,然后再通过PMT进行检测,其关键器件也是PMT。

 

图1 不同探测器件可探测光谱范围

 

PMT除有较宽的光谱响应范围外,还有高灵敏度、低探测下限的特点,与其他探测器相比也是有很大优势的。根据入射到PMT的光强度和输出处理回路带宽的处理方法的不同,PMT的使用可分为模拟法和计数法。改变入射光的强度,可看到在强光范围内,用示波器观察PMT输出信号时,因其脉冲间隔狭窄而相互重合为模拟波形,探测光强上限约为10-9W。当光极其微弱时,光子呈现粒子性,普通模拟法应用的PMT无法分辨,而在光子计数应用下,PMT却可分辨出单个光子的信号,探测下限可达10-16W,是极微弱光探测的利器。

 

图2 不同探测器件可探测光强范围

 

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