光电倍增管分步选型指南
第1步 – 您光源的波长是多少？
以下光电阴极类型应用于 Electron Tubes 公司生产的光电倍增管中。
所列波长范围均指标准硼硅玻璃窗。
双碱阴极（Bialkali，K－Cs－Sb），280–630 nm
具有高蓝光响应和良好的绿光响应，同时暗电流较低。
铷双碱阴极（Rubidium Bialkali，Rb－Cs－Sb），280–680 nm
具有高蓝光响应和增强的绿光响应，但暗电流约为双碱阴极的两倍。
多碱阴极（Multialkali）S20（Na－K－Cs－Sb），280–850 nm
灵敏度从紫外延伸至红外，但可能需制冷以降低暗电流。
高温双碱阴极（High Temperature Bialkali，Na－K－Sb），280–630 nm
推荐用于工作温度超过 60 °C 的高温环境。
日盲型阴极（Solar Blind，KBr、CsI、RbTe、CsTe），110–360 nm
适用于仅需紫外和真空紫外灵敏度的场合。
第2步 – 您是否需要在 300 nm 以下波长进行探测？
Electron Tubes 光电倍增管所用窗材料如下：
硼硅玻璃
标准低成本窗材料，适用于波长大于 300 nm 的应用。
紫外玻璃（W）
将灵敏度向下延伸至 185 nm。
石英（Q）
由熔融石英制成，透光可低至 160 nm。
氟化镁（MgF₂）
紫外辐射透光可低至 110 nm。
第3步 – 低本底玻璃是否具有优势？
ET Enterprises 是低天然放射性光电倍增管的领先供应商。对于低本底闪烁计数应用，推荐使用具有极低天然 K、Th 和 U 含量的光电倍增管；ET Enterprises 的大多数光电倍增管均采用低本底窗材料。各材料的放射性核素活度见下表：
|
材料 |
K（ppm） |
Th（ppb） |
U（ppb） |
总衰变数/分钟 |
|---|---|---|---|---|
|
标准硼硅玻璃 |
< 60,000 |
< 1000 |
< 1000 |
< 400 |
|
低本底硼硅玻璃 |
300 |
250 |
100 |
25 |
|
超低本底硼硅玻璃 |
60 |
20 |
10 |
5 |
|
石英 |
< 5 |
< 5 |
< 5 |
< 0.1 |
第4步 – 您需要多大的探测面积及何种几何结构？
对于远离光电倍增管的光源（如星光），您可以从全系列窗几何结构中选择。当光源与光电倍增管直接耦合时（如闪烁晶体情况），平面窗最为适宜。
常用窗几何结构如下所示。更多信息请参阅我们的光电倍增管产品手册。
圆形窗
提供直径 15 mm 至 135 mm 规格，适用于漫射光和直接耦合光源。典型应用包括闪烁计数及一般用途。
小面积窗
灵敏直径 2.5 mm 至 10 mm，适用于光可被会聚或聚焦的场合。较小的光电阴极面积可降低暗电流（见第6步）。
穹顶窗
该结构固有的强度使我们能够采用极薄的窗片，从而降低其放射性核素含量。该窗片通常经喷砂处理以提高量子效率。
2π 侧窗
侧壁灵敏度允许大角度光探测。典型应用为闪烁计数探头。
半球窗
用于大气或大型液体闪烁计数器等漫射光源的大角度光探测。主要应用于基础研究领域。
侧窗（端窗式）
该几何结构适用于分光光度计等分析仪器，具有较小的占用空间。
第5步 – 是否需要考虑高光强或低温环境？
就光电倍增管选型而言，高光强由预期光电流的大小定义，或者更直接地与人眼灵敏度相关联。
如果您能看到光（无论多微弱），则您面对的就是高光强！ 等效地，若光电阴极电流大于 1 nA，则光强较高。
光电阴极的载流能力取决于工作温度，其在 20 °C 下的排序如下表所示。所有阴极的导电性均随温度降低而下降。
|
光电阴极类型 |
Ik（nA/cm²） |
暗计数（s⁻¹） |
|---|---|---|
|
日盲型 |
2.0 |
100 |
|
双碱 |
7.5 |
300 |
|
铷双碱 |
15 |
800 |
|
高温双碱 |
5.0 |
200 |
|
多碱 S20 |
250 |
15,000 |
第6步 – 您是否考虑过信号/背景比？
背景是指光电倍增管在无信号（即黑暗）状态下工作时产生的无用输出。
在低光强应用或动态范围超过 10⁵（动态范围即所测最高光强与最低光强之比）的场合，暗电流或暗计数始终是需要考虑的因素。
-
暗电流和暗计数率随光电倍增管直径增大而增加。
-
暗电流和暗计数率随光电倍增管温度升高而增加。
-
暗电流近似随增益线性增加。
-
暗计数率基本与增益无关。
第7步 – 光电倍增管的最佳增益是多少？
光电倍增管提供的增益能力范围为 10³ 至 10⁸——倍增管内的倍增极级数越多，增益能力越高。
下图显示了一组快速、BeCu 材质、52 mm 光电倍增管的增益 g 随外加电压的变化关系，展示了增加倍增极级数的影响。
|
倍增极级数 |
推荐值 |
最大值 |
||
|
|
A/lm |
增益 |
A/lm |
增益 |
|
6 |
1 |
2×10⁴ |
5 |
10⁵ |
|
7 |
1 |
2×10⁴ |
10 |
2×10⁵ |
|
8 |
10 |
2×10⁵ |
50 |
10⁶ |
|
9 |
50 |
10⁶ |
200 |
4×10⁶ |
|
10 |
50 |
10⁶ |
500 |
10⁷ |
|
11 |
200 |
4×10⁶ |
2000 |
4×10⁷ |
|
12 |
500 |
10⁷ |
2000 |
4×10⁷ |
|
13 |
2000 |
4×10⁷ |
5000 |
10⁸ |
|
14 |
5000 |
10⁸ |
10000 |
2×10⁸ |
|
高增益模式下工作的优势 |
低增益模式下工作的优势 |
|
- 最佳光电子收集效率 - 低光强下可获得高增益 - 最佳时间响应 - 优化的信噪比 |
- 延长使用寿命 - 良好的增益线性度 - 最佳信号/背景比性能 |
|
高增益倍增管在低增益下工作的后果 |
低增益倍增管在高增益下工作的后果 |
|
- 光电子收集效率差 - 增益线性度差 - 时间响应变慢 - 动态范围受限 |
- 若超出最大额定值，则工作不稳定 |
第8步 – 哪种倍增极结构最能满足您的性能需求？
光电倍增管可采用以下四种倍增极结构之一制造：
-
百叶窗式（Venetian Blind，VB）
-
环形聚焦式（Circular Focused，CF）
-
盒栅式（Box and Grid，BG）
-
线性聚焦式（Linear Focused，LF）
其中许多型号还可选两种倍增极表面材料。
-
确定所需增益
-
确定倍增极结构
-
确定倍增极级数，以最佳满足应用性能要求
采用平凹窗和环形聚焦式倍增极结构的光电倍增管具有最佳定时性能。其他考虑因素还包括倍增极的数量和类型、总电压以及光电阴极直径等。
根据倍增极类型和二次发射表面类型的不同，可从光电倍增管获取峰值幅度高达 150 mA 的脉冲阳极电流。
第9步 – 您是否在恶劣环境中工作？
恶劣环境包含两个方面——工作温度和机械应力。
采用高温双碱阴极的光电倍增管可在 -60 °C 至 +175 °C 的温度范围内工作。我们还开发了可在液氮温度（-180 °C）下工作的特殊光电阴极，但您需要就具体应用与我们沟通。
我们提供一系列适用于严苛工业和空间应用的加固型常规光电倍增管，以及用于石油测井行业的金属陶瓷结构超加固高温型产品。这些型号在光电倍增管产品手册规格部分的“特殊功能”列中已作突出标注。这些产品的详细冲击和振动规格载于其数据手册中。
第10步 – 哪种底座机械配置最适合您？
我们的光电倍增管提供三种底座配置，但并非所有型号均支持全部三种。各型号可选底座在光电倍增管产品手册的规格部分列出。请根据您的需求选择底座选项，并注意：
硬针底座（Hardpin）：引脚直接从玻璃外壳引出，以匹配配套插座。该类型光电倍增管具有最短的长度。
带帽底座（K）：具有更坚固的引脚，封装在蓝色不透明热塑性帽内。该类型较硬针版本更长，但具有更好的电气接触和机械支撑优势。
软引线底座（FL）：带有一组柔性引线，用于焊接至印刷电路板。这些引线也可端接于松散或紧密配合的蓝色帽内。松散配合帽的型号以 KFLB 标示。
ET Enterprises 还可按特殊订单为所有硬针光电倍增管提供焊接式飞线。
先锋泰坦是英国 ET Enterprises（ETL）中国区官方授权合作伙伴，深耕微弱光探测领域多年，打通原厂直连技术对接通道，为国内科研院所、医疗设备、工业检测客户提供一站式选型评估、样品测试、参数定制、交付跟进与本地化技术支持服务。
13810233784
在线咨询
