發(fā)布時(shí)間：2021-01-10 01:57

　　紫外光電倍增管是紫外告警系統(tǒng)和紫外光通信的關(guān)鍵探測(cè)器件,紫外微通道板型光電倍增管具有高靈敏度、高增益、高分辨率、低噪聲等特點(diǎn),且體積小、耐沖擊與振動(dòng),但國(guó)內(nèi)紫外光電倍增管起步較晚,產(chǎn)品技術(shù)性能薄弱,故紫外微通道板型光電倍增管的研制及性能研究迫在眉睫。本文中的紫外微通道板型光電倍增管采用端窗式結(jié)構(gòu)、MgF₂材料作為光窗、Cs₂Te陰極作為光電轉(zhuǎn)換陰極,可實(shí)現(xiàn)200 nm～300 nm"日盲"紫外波段的探測(cè),倍增極使用高增益雙通道板疊加結(jié)構(gòu),在電壓較低的情況下可以實(shí)現(xiàn)約5×10⁶倍增能力,從而提高了紫外光電倍增管的單光子探測(cè)能力。文中簡(jiǎn)要介紹了紫外光電倍增管的應(yīng)用以及同種管型國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀,研究紫外光電倍增管的測(cè)試方法,對(duì)自主研發(fā)的光電倍增管進(jìn)行了性能評(píng)估和數(shù)據(jù)分析。結(jié)果表明,紫外微通道板型光電倍增管陰極輻射靈敏度較高,同時(shí)對(duì)單光子具有較好的響應(yīng),相對(duì)國(guó)外同類型的產(chǎn)品,具有高增益、高峰谷比、高分辨率等優(yōu)點(diǎn)。 

【文章來源】：紅外技術(shù). 2020,42(07)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

紫外微通道板型光電倍增管結(jié)構(gòu)Fig.1ThestructureofUVMCP-PMT

第42卷第7期Vol.42No.72020年7月司曙光等：紫外微通道板型光電倍增管研制及性能研究July2020607光源強(qiáng)度在10－7W～10－4W。圖2紫外MCP-PMT分壓器原理圖Fig.2ThevoltagedividerofUVMCP-PMTStandardlightsourceFilterDiaphragmProbeAnodeMCPCathodeVoltageOpticalpowermeterComputerGalvanometerBlackboxVA圖3陰極輻射靈敏度測(cè)試系統(tǒng)Fig.3Cathoderadiationsensitivitytestsystem開啟光闌，使用光功率計(jì)測(cè)量出射光的輻通量k，保持光源出射條件不變，使用待測(cè)紫外MCP-PMT接收光源輻射，在光陰極與聚焦電極之間加載合適的電壓，使陰極輸出電流達(dá)到飽和狀態(tài)，測(cè)量待測(cè)PMT輸出光電流Ik，關(guān)閉光闌，測(cè)量PMT輸出暗電流Ikd。陰極靈敏度按下式計(jì)算：Skr＝(Ik－Ikd)/k(1)式中：Skr為陰極輻射靈敏度，mA/W；Ik是開啟光闌的陰極光電流，A；Ikd為關(guān)閉光闌測(cè)得的陰極暗電流，單位為A；k為輻通量，W。1.3.2單光子性能當(dāng)光通量變得微弱時(shí)，在光電倍增管的時(shí)間分辨率內(nèi)（脈沖寬度）幾乎沒有兩個(gè)以上光電子存在的狀態(tài)，就叫做單光電子領(lǐng)域。如圖4所示，信號(hào)發(fā)生器輸出兩路同步矩形脈沖信號(hào)，信號(hào)頻率1kHz。一路作為電荷數(shù)字轉(zhuǎn)換器（Quantity-to-DigitalConvertor，QDC）的觸發(fā)信號(hào)，脈沖寬度150ns；另一路作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)LD發(fā)光。調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)脈沖幅度，使光源發(fā)光10次，PMT只探測(cè)到一次光電信號(hào)。將陽(yáng)極輸出信號(hào)輸送到放大器，然后輸送到QDC設(shè)備上測(cè)試單光電子譜。SignalgeneratorMonochromaticlig

DoublefilmMCP105106-1072.2.3時(shí)間性能陽(yáng)極輸出波形如圖11所示。由波形圖可以看出，此管型目前上升時(shí)間約1ns。而濱松同類產(chǎn)品的上升時(shí)間可達(dá)180ps，故在快速時(shí)間響應(yīng)方面還有較大差距。圖11紫外MCP-PMT波形圖Fig.11ThewaveformofUVMCP-PMT針對(duì)時(shí)間性能的問題，擬采取以下方式進(jìn)一步提升：縮短通道板到陽(yáng)極距離，可提升時(shí)間性能[7]；改進(jìn)陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，目前為單陽(yáng)極片結(jié)構(gòu)，如圖1所示，由于通道板輸出到陽(yáng)極電容較大，影響時(shí)間性能，擬計(jì)劃使用錐形陽(yáng)極，如圖12所示。利用電子光學(xué)仿真軟件CSTStudioSuite，建立光電倍增管電子光學(xué)模型，如圖13所示，仿真計(jì)算內(nèi)部電場(chǎng)分布，計(jì)算光電子運(yùn)行軌跡，提升上升時(shí)間。圖12錐形陽(yáng)極設(shè)計(jì)圖Fig.12Thedesignofconicalanode


本文編號(hào)：2967833