PMT使用注意指南：照顧到它這4個小性子就妥兒啦，這篇文章的知識點不知道大家吸收得怎么樣啦？還記得從“潔癖、脆弱、敏感、挑剔”等角度來說應該怎么對待我們光電探測屆的“王者”光電倍增管么？

今天，小編在此基礎上，為大家搞來精心整理了一篇光電倍增管使用注意指南2，一次性從磁場、電場、溫度、濕度、氦氣、輻射、氣壓，7個角度來跟大家嘮嘮光電倍增管使用“不翻車指南”。

磁場

磁場對光電倍增管的影響主要是影響電子的飛行軌跡，其中影響的大小，主要取決于磁場的方向。并且不同的光電倍增管結構受到的影響各不相同，一般而言，從陰極到第一倍增級的距離越長，光電倍增管就越容易受到影響，因此端窗型的光電倍增管和大口徑的光電倍增管在使用時應該特別注意磁場的影響。

   ▲ 圖1 與光電倍增管管軸垂直磁場的影響曲線

其中，磁場方向的不同，對光電倍增管的影響各不相同，不同磁場方向的影響可以參考下圖。

   ▲ 圖2 不同磁場方向對光電倍增管輸出的影響

所以為了降低磁場對光電倍增管的影響，我們可以采取磁屏蔽。利用磁場在高導磁率物體內側變弱的性質，可以得到一個較好的磁屏蔽效果，最簡單的方法就是采用坡鏌合金的套筒進行磁屏蔽。

   ▲ 圖3 有磁屏蔽后的輸出變化率

其中，磁屏蔽筒距離陰極面的距離，也會影響光電倍增管。具體影響可以參考下圖。

   ▲ 圖4 磁屏蔽筒到陰極面之間的距離對陽極輸出影響

以上磁場對光電倍增管的影響都是在直流磁場中。對于在交流磁場中，如果磁場頻率高時，會引起屏蔽度的下降，特別是在壁厚的區域屏蔽度下降會更明顯，在1-10 KHz的高頻磁場中，希望可以使用0.05-0.1毫米左右的磁屏蔽材料。因此，磁屏蔽筒的厚度設計必須兼顧飽和磁通密度和頻率特性。

   ▲ 圖5 磁屏蔽筒的頻率特性

如下圖所示，是各種光電倍增管的磁特性以及使用磁屏蔽筒時的屏蔽效果。

在使用磁屏蔽筒時會受到機械外力，造成里面光電倍增管的損壞。因此，在設計磁屏蔽筒時，屏蔽筒的直徑要比光電倍增管的直徑大一點，盡量將光電倍增管和屏蔽筒同軸心，可以使用絕緣的軟帶包裹光電倍增管然后封裝在磁屏蔽筒中。

電場

當陰極對地處于負電位時，最好不要讓有地電位的導體接觸光電倍增管外殼，否則會干擾其電位穩定。如果使用金屬屏蔽就會引起管內表面的放電，增加光電倍增管的暗電流，為了消除這一影響，建議和光電倍增管外殼接觸的材料與陰極同電位，一般是采用側管外壁涂覆導電層并加上電位的方式。下圖就是電位對陰極電位變化時的暗電流變化情況，顯而易見，對陰極的電位差越大，暗電流越大。

另外，一般探頭的外殼都是接地的，如果光電倍增管外殼周圍有接地電位的導電物質，可能會導致暗電流的增加，但是這個影響會隨著距離而變化。下圖就是光電倍增管和接地電位之間距離與暗電流的變化情況，可以看出，如果距離大于4毫米以上，則暗電流基本沒有變化。

溫度

與普通的電子器件相比，光電倍增管更容易受到周圍溫度的影響。因此在使用過程中，需要嚴格控制溫度，降低溫度對光電倍增管使用的影響。溫度主要影響光電倍增管的靈敏度和暗電流。溫度對靈敏度的影響可以分為兩個部分：對陰極靈敏度的影響和對倍增級靈敏度的影響。陰極靈敏度的溫度特性既與波長有關，并且也與光陰極面的種類有關，且在長波限的臨界波長附近溫度系數的值從負到正有很大的變化。但是倍增級的溫度特性幾乎和波長、電壓無關。

    ▲ 圖6 光電倍增管的光陰極類型和相應的溫度系數

在低溫下使用透射型光電倍增管時，光陰極表面電阻的增加會導致出現陰極電流飽和效應，導致輸出線性的減少。

   ▲ 圖7 透射型光陰極的陰極飽和電流與溫度的關系

由于光電倍增管的陰極面材料使用的都是金屬逸出功比較低的材料，所以溫度對暗電流的影響比較大。尤其是在微弱光探測中，對光電倍增管進行冷卻，降低暗電流是提高信噪比的最有效辦法。如果一定要在高溫下使用光電倍增管，我們推薦使用耐高溫型的光電倍增管。

   ▲ 圖8 不同陰極面材料的陽極暗電流與溫度的關系

光電倍增管的靈敏度即使是在室溫下放置也會有些變化，主要是由于溫度激活光陰極和倍增級面的堿金屬移動所致，溫度越高，靈敏度變化越快，所以盡可能在室溫和室溫以下保存。

濕度

濕度對光電倍增管的影響，主要會引起玻璃芯柱表面漏電流的增加，而且管腳表面的生銹也會導致接觸不良，另外可能會引起透紫玻璃的透過率下降，所以必須要保存在干燥的地方。其次，管腳表面臟也會引起管腳生銹和漏電流的增加，所以不要直接用手接觸玻璃芯柱、管腳、塑料管基的陽極管針周圍，如果有污物，可以使用無水乙醇進行清潔。

氦氣

光電倍增管是真空電子器件，由于氦氣能夠透過玻璃，導致管內氣體的增加，導致暗電流的增加。同時，氣壓的變壞可能會引起放電，影響光電倍增管的壽命。將一個具有石英管殼的光電倍增管放在一個大氣壓的氦氣中，大約經過30分鐘，就可以看到后脈沖急劇增加，因而不能使用，所以要特別注意氦氣對光電倍增管的影響，為了減少影響，最好將光電倍增管保存在無氦氣的環境中。

  ▲ 圖9 管殼材料和滲入管內氦氣分壓強的變化

輻射

當光電倍增管工作在強輻射場中，會引起各種輻照效應，影響光電倍增管的正常工作，輻射會導致窗材透過率的降低，使得靈敏度降低，其中，某些透紫外光窗材料經過輻照后，透過率會顯著降低。同時，窗材也會因為輻照而產生切倫科夫輻射和熒光，導致本底噪聲的增加。因此，如果是在輻照環境下使用光電倍增管，盡量添加屏蔽措施，降低影響。

氣壓

光電倍增管不僅可以使用在一個大氣壓的環境下，也可以使用在減壓環境中，但是由于氣壓的變化可能會引起光電倍增管內部引線之間的放電。一般的光電倍增管的內部真空度為10的負5次方帕，所以為了不引起放電，引出管腳電極之間需要保持足夠的距離。另外，光電倍增管外部的管基及管座的電極引線部分的設計也是考慮了在一個大氣壓及真空環境下都不會引起放電。但是，在100-1000帕氣壓下最容易放電，所以在這個范圍內使用時，需要注意高壓部分的設計和線纜的設計。

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