3．电子光学系统
任务：（1）使前一级发射出来的电子尽可能没有散失 地落到下一个倍增极上，使下一级的收集率接近于1；（2 ）使前一级各部分发射出来的电子，落到后一级上时所经 历的时间尽可能相同。
光电信息转换器件特性和分类
4．倍增系统
每个倍增极由二次电子倍增材料构成。光电倍 增管是利用二次电子发射（高速电子打到金属表面 ，由于电子的动能被金属吸收，改变了金属原子内 电子能量的状态，使有些电子从金属表面逸出）现 象制成的。
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2．末极的并联电容
当入射辐射信号为高速的迅变信号或脉冲时，末3级倍 增极电流变化会引起较大UDD的变化，引起光电倍增管增益 的起伏，将破坏信息的变换。在末3极并联3个电容C1、C2 与C3，通过电容的充放电过程使末3级电压稳定。
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五、分析与计算
1.分压电阻的确定
光电信息转换器件特性和分类
§3.1.2 光敏电阻
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三、光电倍增管的供电电路
光电倍增管具有极高的灵敏度和快速响应等特点， 使它在光谱探测和极微弱快速光信息的探测等方面成为 首选的光电探测器。
1．电阻链分压型供电电路
图3.1.1-6所示为典型光电倍增管的电阻分压式供 电电路。电路由11个电阻构成电阻链分压器，分别向 10级倍增极提供电压UDD。
如果每个电子落到某一倍增极上从该倍增极打 出σ个二次电子，那么很明显地：
式中，
I i0 n
I —— 阳极电流； i0 —— 光阴极发出的光电流； n ———光电倍增极的级数。
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光电倍增管的电流放大系数β可用下式表示：
I n
i0
倍增系统有聚焦型和非聚焦型两类（根据两极间 的电子运动轨迹是否平行分类）。
5. 阳极
用来收集末级倍增极发射出来的电子。现在普 遍采用金属网来作阳极，靠近末级倍增极附近。
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二、光电倍增管的特性
1．光电特性 2．光谱特性 3．伏安特性 4．放大特性 5．频率特性 （可达1MHZ以上） 6．疲乏特性 7．暗电流 Iφ= 0
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1．光电特性
+
R5
RL
A
R4
D4
R3
D3
R2
D2
D1
-
R1
K
特点：线性增加，然后偏离直线。
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2．光谱特性
+
R5
RL
A
R4
D4
R3
D3
R2
D2
D1
-
R1
K
(图所示的光电阴极：锑钾铯Sb-K-Cs）。
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3．伏安特性
表示阳极电流 Ia 对于最 后一级倍增极和阳极间的电 压U的关系。作此曲线时， 其余各电极的电压保持恒定。
有时称为IФ=0 6． 灵敏度—— 对于复色光: S(积分灵敏度) =ΔI /ΔФ
对于单色光: S（λ）(光谱灵敏度)＝ΔI（λ）/ΔФ（λ）
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§3.1.1 光电倍增管
一、结构与原理 光电倍增管由光窗、光电阴极、电子光学系统、
电子倍增系统和阳极等五个主要部分组成，其外形如 图3.1.1-1所示。
总电压UAK在1000～1300伏之 倍间增，极间电压在80～100伏之间。
IR(10~2)0IAmax
RAK
U AK IR
R1与末几极R应取较大数值，中间电阻可均匀分配。
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2.并联电容的确定
光电倍增管用于探测高速的迅变信号或脉冲 时，常在最后几级并联旁路电容C1、C2、C3 （使末3级电压稳定,要求极间电压变化小于1 ％ ）。
+
R5
RL
A
R4
D4
R3
D3
R2
D2
D1
-
R1
K
疲劳指在工作过 程中灵敏度降低。
1-20分钟； 2-40分钟
特点：
阳极电流对灵敏度的影响示意图
• 随阳极电流的增大，灵敏度下降
• 随使用时间的增长，灵敏度下降 光电信息转换器件特性和分类
7．暗电流
暗 电 流 Iφ=0 的 来 源 ： 光 电阴极和光电倍增极的热电 子发射。温度T越高，热电 子发射越多，则暗电流越大 。如果需要较小的暗电流， 可通过冷却光电倍增管来减 小暗电流。暗电流的另一组 成部分是光电倍增管的漏电 流。
C1
10
0IAt U
C2、C3的电容值，大概为C1的1/δ、 1/δ2，约为0.002～0.005μF。
光电信息转换器件特性和分类
3.高压电源 一般配有专用高压直流电源， 电源模块内部有保护电路。
4.接地方式 •阴极接地（正高压接法 ）：输入光脉冲时用; •阳极接地（负高压接法）：一般采用此 方式,便于与后面的放大器相连,操作安全。
光电信息转换器件 特性和分类
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3．光伏效应。在入射光能量作用下能使物体 产生一定方向的电动势。以PN结为例，由于光 线照射PN结而产生的电子和空穴，在内电场作 用下分别移向N和P区，从而对外形成光生电动 势。相应器件：光电池、光敏二极管、光敏三极 管等。
4．光电热效应。光照引起材料温度发生变化而 产生电流的现象。相应器件： 热电探测器。
特点： （1）光通量不变，曲线
由上升至饱和。 （2）电压不变，阳极电
流随光通量增加
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4．放大特性
放大特性是指电 流放大系数β或灵敏 度随电源电压U增大 的关系。
特点： 随着电源电压升高，放
大系数或灵敏度增大。
5. 频率特性（可达1MHZ以上）
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6．疲劳特性
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光电信息转换器件的主要特性和参数如下： 1．光电特性—— IФ [光电流]＝F（Ф）[光通量] 2．光谱特性—— IФ [光电流]＝F（λ）[入射光波长] 3．伏安特性—— IФ [光电流]＝F（Ｕ）[电压] 4．频率特性—— IФ [光电流]＝F（f）[入射光调制频率] —— 导致电子瓶颈的主要原因 5．暗电流—— Ф＝0时光电信息转换器件输出的电流，
侧窗式
端窗式
光电信息转换器件特性和分类
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原理图
倍增极
D1
D3
阳极
A
D2
D4
K
图3.1.1-2 多级倍增管的工作原理
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1．光窗
光窗是入射光的通道，是对光吸收较多的部分。常用 的光窗材料有钠钙玻璃和熔凝石英等。
2．光电阴极
它的作用是接收入射光，向外发射光电子。制作光电 阴极的材料多是化合物半导体。