什么是光電倍增管(Photomultiplier Tube)？

光電倍增管使用兩種科學原理來放大單個入射光子的效果。它們由許多不同的光敏材料和入射光角度組成，以實現在紫外、可見光和近紅外頻率的工作范圍內的高增益和低噪聲響應光電倍增管是一種響應更靈敏的電視攝像機，現在已...

光電倍增管使用兩種科學原理來放大單個入射光子的效果。它們由許多不同的光敏材料和入射光角度組成，以實現在紫外、可見光和近紅外頻率的工作范圍內的高增益和低噪聲響應光電倍增管是一種響應更靈敏的電視攝像機，現在已被廣泛應用于許多領域。隨著半導體的發明，真空管在電子工業中已基本被淘汰，光電倍增管除外，單個光子穿過窗口或面板并撞擊光電陰極，光電材料制成的一種電極。這種材料吸收特定頻率的光光子的能量并發射電子，結果稱為光電效應。利用二次發射原理，這些發射的電子的效應被放大。從光電陰極發射的電子是聚焦在一系列稱為倍增管的電子倍增板上。在每一個倍增管上，進入的電子引起額外的電子發射。產生級聯效應，入射光子被放大或被探測到。因此，"光電倍增管"這個名稱的基礎，"單個光子的非常小的信號被加強到可以很容易地被光電倍增管的電流檢測到的程度。光電倍增管的光譜響應主要由兩個設計元素決定。窗口的類型決定了什么光子可以進入器件。光電陰極材料確定對光子的響應。其他設計變化包括管端安裝窗口或側窗，光子流從光電陰極反彈由于增益或放大受到二次發射過程的限制，且不隨加速電壓的增加而增加，因此研制了多級光電倍增管。光電陰極的響應取決于入射光子頻率，而不是接收到的光子數。如果光子數增加，產生的電流增加了，但發射電子的頻率對于任何窗口光電陰極組合都是恒定的，這是阿爾伯特·愛因斯坦用來證明光的粒子性質的結果。光電倍增管的增益可達1億倍。這種特性，在微光學中，探測光子是非常有用的，或者說在其他微光學探測中，這些微光管是必不可少的，但真空管光電倍增管更適合于探測未準直的光光子，這意味著光線不會相互平行傳播。光電倍增管最早是作為電視攝像機開發的，它使電視廣播能夠超越帶有明亮燈光的演播室鏡頭，變得更自然設置或現場報告。當它們在該應用中被電荷耦合器件（CCD）取代時，光電倍增管仍被廣泛使用。20世紀后半葉，RCA在美國和前蘇聯的設施中進行了許多光電倍增管的開發工作，世界上大多數光電倍增管都是由日本公司濱松光電制造的。

發表于 2020-09-17 21:00
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分類：科學教育

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