文档介绍：一个良好的光电发射材料应具备的条件:
(1) 光吸收系数大;
(2) 光电子在体内传输过程中受到的能量损失小;
(3) 表面势垒低,使表面逸出几率大。
金属:紫外或远紫外区,适用于紫外灵敏的光电探测器
半导体:可见光和近红外波段,量子效率比金属高很多
负电子亲和势:
Ec
Ev
E0
Ef
EA
Wh
通常:EA>0
负电子亲和势:给半导体表面作
特殊处理,使真空能级降到导带
之下,即E0 < EC,此时EA < 0
常用光电阴极材料:
Ag-O-Cs(银-氧-铯):, 两个响应峰值:800nm, 350nm
单碱锑化物(LiSb, NaSb, KSb, RbSb(锑化铷), CsSb):
长波限:650nm,峰值波段:~, 量子效率: 25%
多碱锑化物(NaKSb):峰值波长:, 量子效率: 25%
紫外光电阴极:
CsTe: 长波限
CsI:
负电子亲和势:GaAs-Cs 长波限 900nm
§ 光电倍增管(Photomultiplier Tube - PMT)
是一种建立在光电子发射效应、二次电子发射和电子光学理论基础
上的,把微弱入射光转换成光电子并获得倍增的真空光电发射器件。
特点:(1)极高灵敏度和超快时间响应;
(2)极低的噪声;
(3)阴极面积大;
(4)成本低。
应用于:光子计数、极微弱光探测、化学发光、生物发光研究、
极低能量射线探测、分光光度计、旋光仪、色度计、照度计、
尘埃计、浊度计、光密度计、热释光量仪、辐射量热计、扫描电镜、
生化分析仪等仪器设备中
一、光电倍增管的结构
K
D
D2
D1
D4
D3
D6
D5
D7
D8
D9
D10
a
RL
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
-1100
-900
-700
-500
-300
-100
K —光电阴极
D —聚焦极
D1 ~ D10 —倍增极(打拿极 dynode)
a —阳极
二、光电倍增管的工作原理
光电阴极:光电子发射—光电阴极的电子受光子激发,离开表面
发射到真空中
电子光学系统(聚焦极):将光电阴极发射的电子会聚成束,并
通过膜孔打到第一倍增极上
(1)使光电阴极发射的光电子尽可能全部会聚到第一倍增极上,
而将其它部分的杂散热电子散射掉,提高信噪比;
(2)使阴极面上各处发射的光电子在电子光学系统中度越时间
尽可能相等,以保证光电倍增管的快速响应。
电子光学系统
光电阴极
与光电阴极同
电位的金属筒
带孔膜片
D1
电子倍增:D1产生二次电子发射,电子被电场加速,入射至D2,
激发出更多的二次电子,二次电子又在D3中激发出更
多的二次电子,依此类推,逐级倍增
二次电子发射:具有足够动能的某些电子轰击某些材料时,材料表面
将发射新的电子的现象
二次电子发射过程:
(1)材料吸收一次电子的能量,激发体内电子至高能态,被激
电子称为内二次电子;
(2)内二次电子中初速度指向表面的那一部分向表面运动,在
运动过程中因散射而损失能量;
(3)到达界面的内二次电子克服表面势垒逸出表面成为二次电子。
Ec
Ev
E0
Ef
EA
Wh
常用的倍增材料:
(1)化合物半导体型:CsSb, KCsSb等
(2)合金型:如Cu-Be
(3)负电子亲和势型
倍增极结构
鼠笼式
盒栅式
直线聚焦式;百叶窗式;近贴栅网式;微通道板式
K
D1
D2
Dn
R1
R2
Rn-1
Rn
RL
Vo
a
倍增后的电子被阳极收集而输出光电流
三、光电倍增管的分类
端窗管;侧窗管
侧窗管(side-on)
端窗管(head-on)
(顶窗管)
价格高;
均匀性好;
光阴极面积大
价格低;低压下可以具有较高的灵敏度