如何选择光电倍增管?光电倍增管的探测范围是多少?

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一、什么是光电倍增管

光电倍增管是将微弱光信号转换成电信号的真空电子器件。光电倍增管用在光学测量仪器和光谱分析仪器中。它能在低能级光度学和光谱学方面测量波长200~1200纳米的极微弱辐射功率。闪烁计数器的出现，扩大了光电倍增管的应用范围。激光检测仪器的发展与采用光电倍增管作为有效接收器密切有关。电视电影的发射和图象传送也离不开光电倍增管。光电倍增管广泛地应用在冶金、电子、机械、化工、地质、医疗、核工业、天文和宇宙空间研究等领域。

二、光电倍增管的主要噪声

光电倍增管的噪声主要有光电器件本身的散粒噪声、闪烁噪声以及负载电阻的热噪声等。

散粒噪声包括背景光电流、信号光电流及暗电流的散粒噪声。闪烁噪声一般认为是由光电阴极发射的偶然起伏和倍增极材料的变化引起的，是一种l/f噪声，通常只在低频区有一定的数值，随着工作频率的提高，其值迅速下降，因此可通过提高辐射的调制频率和减小通频带来降低或消除这类噪声。电阻热噪声主要来自负载电阻、运算放大器的反馈电阻和运算放大器输入阻抗。

三、如何选择光电倍增管

1. 按响应时间分类选择

大多数PMT响应时间在几个~几十个ns，能够满足大部分的发光测试，但对特殊应用领域，如正电子发射断层显像(Timeofflight-positronemissiontomography，简称TOF-PET)、荧光寿命检测等，响应时间为10-10~10-11s量级的PMT可以为用户提供选择。此外，最终输出信号的响应频率是否能同步反映入射光信号的频率，除PMT的响应时间外，后续电路的处理也很关键，对于选择探测器模块的用户来说，需要考虑模块带宽是否满足需求。

2. 按使用环境分类选择

根据使用环境的不同选择不同的PMT，常见的环境差异如温度、磁场等。常规PMT可在-30~50℃的环境中使用，若在石油测井等高温强振动环境中就需要高温PMT，其工作温度通常在150~175℃，随着应用要求的不断提升，耐200℃高温的PMT也已经推向市场。此外，PMT本身对磁场较为敏感，在有磁场干扰的环境中使用，会导致其输出变化，可使用增加磁屏蔽的PMT(型号后缀带“C”标识)。

四、光电倍增管的探测范围

光电倍增管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。

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。

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