光电08304班光电倍增管实验.doc

光电倍增管综合实验
指导老师:王凌波
组长:柳凯
组员:蔡伦窦淼全高升
二、实验仪说明
GCPMT-B型光电倍增管综合实验仪由电路PCB板和结构件两部分组成,如图1-1所示,在电路PCB板部分,将精密电流表(nA级)及高压电压表(0~2000V)集在电路板上,电路部分由精密电流表检测单元、光源及光调制单元、时间特性测试单元、光电倍增管供电电路以及相关调节单元等几个模块组成;在结构件部分,所有易损贵重光器件均安装在独立的光通路组件内,如光源、分光镜、光照度计探头、光电倍增管等等,这样不仅可以满足所需求的避光环境,而且可以使学生在实验过程中对光电倍增管性能测试的光路原理一目了然,实验操作记录方便。所有结构件均嵌入在硬质海绵内,可以对仪器进行的有效的保护,以免振动及其它因素造成仪器损坏。
图1-1 光电倍增管
第二章实验指南
一、实验目的
1、掌握光电倍增管结构以及工作原理。
2、学习掌握光电倍增管基本特性。
3、学习掌握光电倍增管基本参数的测量方法。
4、了解光电倍增管的应用。
二、实验内容
1、光电倍增管暗电流测试实验
2、光电倍增管阴极灵敏度测试实验
3、光电倍增管阳极灵敏度测试实验
4、光电倍增管放大倍数(电流增益)测试实验
5、光电倍增管阴极光电特性测试实验
6、光电倍增管阳极光电特性测试实验
7、光电倍增管阴极伏安特性测试实验
8、光电倍增管阳极伏安特性测试实验
9、光电倍增管时间特性测试实验
10、光电倍增管光谱特性测试实验
三、实验仪器
1、光电倍增管综合实验仪 1台
2、光通路组件 1套
3、光照度计 1台
4、电源线 1根
5、射频电缆线 2根
6、100M 双踪示波器 1台
7、三相电源线 1根
8、彩排线 1根
9、实验指导书 1本
四、实验原理
1、工作原理
光电倍增管(PMT)是一种具有极高灵敏度和超快时间响应的光探测器件。典型的光电倍增管如图2-1和图2-2所示,在真空管中,包括光电发射阴极(光阴极)和聚焦电极、电子倍增极和电子收集极(阳极)的器件。
当光照射光电倍增管的阴极k时,阴极向真空中激发出光电子(一次激发),这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统,由倍增电极激发的电子(二次激发)被下一倍增极的电场加速,飞向该极并撞击在该极上再次激发出更多的电子,这样通过逐级的二次电子发射得到倍增放大,放大后的电子被阳极收集作为信号输出。因为采用了二次发射倍增系统,光电倍增管在可以探测到紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电探测器件中具有极高的灵敏度和极低的噪声。光电倍增管还有快速响应、低本底、大面积阴极等特点。
图2-1 端窗型光电倍增管剖面图A

图2-4 环聚焦型
(2)盒栅型
五、注意事项
1、在开启电源之前,首先要检查各输出旋钮是否已调到最小。打开电源后,一定要预热1分钟后再输出高压。关机与开机程序相反;
2、光电倍增管对光的响应极为灵敏。因此,在没有完全隔绝外界干扰光的情况下,切勿对管施加工作电压,否则会导致管内倍增极的损坏;
3、测量阴极电流时,加在阴极与第一倍增级之间的电压不可超过200V,测量阳极电流时,阳极电压不可超过1000V, 否则容易损坏光电倍增管;
4、不要用手触摸光电倍增管的阴极面,以免造成光电倍增管透光率下降;
5、阴极和阳极之间在切换时,首先必须把电压调节到零;
6、请勿随意将光通路组件中的光电倍增管卸下暴露于强光中,以免使光电倍增管老化;
7、未经指导老师许可,不得擅自打开光电倍增管的主机箱,内部装有光电倍增管的高压包,以免发生触电事故。
六、实验操作
1、光电倍增管阴极灵敏度测试实验
(1)将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连(红为正极,黑为负极),将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连,将电流检测单元的电流输入与光电倍增管的信号输出使用屏蔽线连接起来,电路板上的高压输出与光电倍增管结构上的高压输入使用屏蔽线连接起来。
(注意:请不要将两根屏蔽接错,以免允烧坏实验仪器)
(2)将“电流检测单元”上两刀三掷开关BM1拨到“电流测试”,“光源驱动单元”的三掷开关BM2拨到“静态特性”,将拨位开关S2,S3,S4,S5,S6,S7均拨下,S1拨向上。
(3)将电路板上“光照度调节”电位器和“高压调节”电位器调到最小值,面板上的右下角开关拨到“阴极测试”,结构件上阴阳极切换开关拨至“阴极”。如图示:
图2-17 光电倍增管接口示意图
(4)接通电源,打开电源开关,将照度计拨到20LX档。此时,发光二极管D1(白光)发光,D2(红光),D3(橙光),D4(黄光),D5(绿光),D6(蓝光),D7(紫光)均不亮。电流表显示“000”,高