GB T 7270-1987 光电倍增管测试方法.pdf

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1、中华人民共和国国家标准电管Methods of measurement for photomultiplier tubes 本标准适用于具有分立倍增极的光电倍增营光电参数和特性的测试。1 名词、术语1. 1 辐射量和光量的基本术语1. 1. 1辐射能以辐射形式发射、传播或接收1=If1呈。1. 1. 2 辐射能通量，辐射功率以辐射形式发射、传播或接收的功率。1. 1. 3 辐射强度UDC 62 1.383.292 :621. 317.3 GB 7270 87 在给定方向上的立体角元内，离开点辐射源(或辐射源面元的辐射功率除以该立体角元所得的商。1. 1. 4 辐射照度照射到表面一点处的面元上的

2、辐通量除以该面元的面积所得的商。1. 1. 5光能引起人眼视觉反应的辐射，广义上还包括紫外和红外辐射。1. 1. 6 光通由国际照明委员会标准光度观察者评价的辐通量，或者光谱灵敏度为标准视觉函数v()的选择性接收嚣所接收到的辐剧里。1. 1. 7 发光强度光源在给定方向的立体角元内发出的光通量除以该立体角元所得的商。1. 1. 8 (光照度照射到表面一点处的面元的光通量除以该面元的面积所得的商。1. 1. 9 色温在可见光区，光源的相对辐射功率分布与全辐射体在某一温度下的相对辐射功率分布相同时，今辐射体的这一温度称为该光源的色温。1. 2 核辐射探测的基本术语1. 2. 1 电离辐射由直接电离

3、粒子、间接电离粒子或由两者组成的辐射。1. 2. 2 核辐发射或能够发射电离辐射的物质或装且。1. 2. 3 闪烁由电离粒子引起的持续时间很短(几个微秒或更短)的发光。1. 2. 4闪烁体以适当的形式由一定量的闪烁物质组成的对电离辐射灵敏的元件。1. 2. 5 闪烁擦把闪烁体直接或通过光导与光敏器件(例如光电倍增管)进行光搞合所组成的辐射探测器。国家标准局1987-02-19批准1987-12-01实施GB 7270 87 1. 2. 6 切伦科夫辐射当带电粒子在介质中的运动速度超过光在该介质中的速度时所产生的光辐射。1. 2. 7 切伦科夫探把能产生切伦科夫辐射的介质的用于探测相对论性粒子的

4、辐过光导与光件(例如光电)进行光榈合所组成。1. 2.8 脉冲堆积一个脉冲叠加在前一个脉冲上引起脉冲幅度失真甚至使一些脉冲无法分辨1. 2. 9 分辨时间开出现的脉冲或之间。1. 2.10光X或辐射的能谱，它与探1. 2.11 全能峰，全吸收峰对于X或辐射，相当于光子在探测物质中注2全能峰与光电峰的不同之处在于前者考虑了由1. 2. 12 半高宽，质中通过光电效应吸收的光子吸收时的能谱响应曲应和电子对效应引起的全部吸收。在单为峰值一半的、两点的横坐标之间的距圈。1. 3 测试的基本术语1.3. 1 光电流，阴极电流由光辐射使光阴极发射的电流。1. 3. 2 输出电流，阳极电流由光辐射使光电倍增

5、管输出的电流。1.3.3 线性电流与人射辐通量成线性关系出电流。1. 3. 4 饱和电流1. 3.4.1 饱和光电流，饱和阴极电流。应。在恒定辐照条件下，增加光明极与作为光电电极之间的电压时，不变的或仅有不明显改变的光电流。1. 3.4.2 饱和输出电流，饱和阳极电流在恒定辐照条件下仅增加末级电压时，不变的或仅有不明显改变的输出电流。1.3.5 饱和电压在恒定辐照条件下，对应于饱和电流的极间电压。1. 3.6 收集电压第一倍增极与光阴极之间的电压。1. 3. 7 末级电压阳极与末级倍增极之间的电压。1.3.8 工作电压，阳极电压阳极与光阴极之间的电压。1.3.9 分压比光电倍增管诸相邻电极之间

6、电压的相对比亩，而以中间级的均匀分压电压值作为1。1. 3. 10 前级分压比从光阴极到至少前面两个倍增极诸相邻电极之间电压的相对，而以中间级的均匀分压电压值作为1。1. 3. 11 后级分压比光电倍增管最后几级诸相邻电极之间电压的相对，而以中间级的均匀分压电压值作为1。GB 7270 87 1. 4 直流参数的定义1. 4. 1 阴极灵1. 4. 1. 1 阴极光照灵敏度光电流除以人射于光阴极的光通量所得的商。在某些特定的披长区，作为常规使用，可用特性已知的有色滤光片(蓝色、红色、红外掠光片)插入光路后测得的光电流除以未插入滤光片的光阴极受照光通量，所得的商分别称为蓝光灵敏度、红光灵敏度和红

7、外灵敏度。蓝光灵敏度、红光灵敏度和红外灵敏度与光照灵敏度的比值分别称为蓝白比、红白比和红外白比。1. 4. 1. 2 阴极辐射灵敏度光电流除以人射于光阴极的辐通1. 4. 1. 3 阴极光谱灵敏度指定波长单色辐射的阴极辐射灵敏度。1. 4. 2 量子放率发射光电子数与人射光子数的比值。1. 4.3 收集效率第一倍增极所收集的有效电f数与光阴极发射电子数的比信。1. 4. 4 阳极灵敏度1. 4.4.1 阳极光照灵敏度阳极输出电流除以人射于光阴极的光通量所得的商。1. 4.4.2 阳极辐射灵敏度阳极输出电流除以人射于光阴极的辐通量所得的商。1. 4.4.3 阳极光谱灵敏度指定波长单色辐射的阳极辐

8、射灵敏度。1. 4. 5 增益在一定I二作电压下阳极输出电流与阴极电流的比值。1. 4. 6 暗电流在无辐照条件下光电倍增管输出的电流。1. 4. 7 暗电流等放输入当直流信号输出电流等于暗电流时，所对应的人射辐射。1. 5 脉冲幅度参数的定义1. 5. 1 信号脉冲幅度用一定强度的光脉冲重复照射光阴极时，阳极输出脉冲的乎均幅度，一般以幅度分布曲线峰值对应的脉冲幅度表示。对输入信号为单能的X或辐射，为全能峰峰值对应的脉冲幅度。1. 5. 2 最大脉冲线性电流输出电流偏离光电线性达10%时的电流值。1. 5.3 l脉冲J幅度分辨率在输出脉冲幅度i普L所研究的峰的半高宽1. 6 噪声参数的定义1.

9、 6. 1 暗脉冲脉冲幅度的。五作在完全黑暗中，并且隔离外界辐射时，光电倍出的脉冲。1. 6. 2 后脉冲在时间k与信号脉冲有关联的乱真输出脉冲。信号脉冲号脉冲之后的差不多固定的时间间隔内。1. 6. 3 闪烁脉冲卜，且发生在触发信GB 7270 87 由闪光引起的乱真脉冲。闪光主要由窗玻璃内的发光中心与足够能量的辐射之间的相互作用产生。1. 6. 4 附电流眼声无辐照HJ输出的电沛统计起伏的均方根伯。1. 6. 5 信号中噪声有信号输人时，输出的申，流统计起伏的均方根值。1. 6.6 f言噪比信号输出电流与眼Jif电流(陪电流E噪声EEf言号中噪声)的比值。1. 6. 7 噪声等烛输入当信号

10、输出电流等于陆电流噪声时，所对应的人射辐射。1. 6. 8 噪声能当量，噪声等效能量输出暗脉冲道上以辐射能量为标尺的一个阅值。此|竭值以上的总计数率为50S-1。1. 6. 9 陪脉冲计数率输出暗脉冲i普上某两个!竭的之间的总计数率。!油值以单电子的平均幅度作为标尺。1. 7 日JrllJ参数的也义1.7.1 脉冲上升时间用一定光通量的函数光脉冲重复照射梧个光阴极时，在输出脉冲披形前沿，幅度的10%与90%的网点之间的平均时间ruJ隔。1. 7.2 单电子脉冲上升时间光阴极发射单个电子引起的输出脉冲的上升时间。1. 7.3 反射脉冲上升时间月1一个与光电倍增管阳极输出接头相连撞的时域反射计所观

11、测到的反射脉冲的上升时间。1. 7.4 脉冲响应宽度用一定光通量的函数光脉冲重复照射整个光阴极时，在输出脉冲破形上两个半幅度点之间的平均时/l/l隔。1. 7.5 单电子脉冲响应宽度光阴极发射单个电子引起的输出脉冲响应宽度。1. 7.6 脉冲下降时间用一定光通量的函数光脉冲重复照射整个光阴极时，在输lii脉冲波形后沿，幅度的10%与90%的树，山之/1的平均时间问闹。1. 7.7 单电子脉冲Jf降时间光阴极发射单个电子引起的输出脉冲的下降时间。1. 7.8 渡越时间从一个。的数光脉冲照射梧个光阴极的瞬间到输出脉冲前沿半幅度点的出现瞬间之间的时间间隔。1. 7.9 输人系统漉越时间一束光电子从光

12、阴极渡越到第一倍增极所需的时间。1. 7. 10 悄悄系统擅越时间一束电子离开第一倍增极1. 7.11 输出结构延迟时间与该电子束被倍增后到达阳极的瞬间之间的时间间闹。一束电子到达阳极的瞬间与在输出挫头上输出脉冲1前沿半幅度点的出现瞬间之间的时间延迟。1. 7.阳光阴极搜越时间差从光阴极中心发射的电子与从光阴极指定直径上某些规定点发射的电子之间的渡越时间差。1. 7. 13 渡越时间分散，时间分辨率从一个函数光脉冲照射整个光阴极的瞬间到输出脉冲前沿半幅度点的出现瞬间之间所需时间的变化，以输出脉冲时间分布曲线上的半高宽来量度。GB 7270 87 1. 7.14 单电子渡越时间分散，单电子时间分

13、畔率从一个函数光脉冲照射整个光阴板的瞬间(使每次产生的光电子不多于一个)到输出脉冲前沿半幅度点的出现瞬间之间所需时间的变化，以输出脉冲时间分布曲线上的半高宽来量度。2 光源和2. 1 标准光源标准光源指作为光源标定标准戒用作测试计量标准的光源。对f光电倍增管的直流性能测试，规定采用A光源或按该光裙、标定的色温为2856K的鸽光源。2. 1. 1 一级标准光源由国家权威机关标定或经该机关认可的标准光源，通过它可建立光的单位。注:现有国际标准是在饱凝固温度下的全辐射休。2.1.2二级标准光源恒定的复制光源，可用一级标准光源来作比较而直接或间接地予以确定。2. 1. 3 三级标准光布规则使用的光源，

14、应经常地按二级标准光源进行标定。2.2 辐射源2.2.1 可见光辐射对所考虑、波长的单色辐射经过校正的一种标准光源、或者标准光源和规定滤光片的组合。2.2.2 紫外辐射源具有规定光窗和滤光片的低气压录放电灯，该滤光片在253.7nm上经过校IE。也叮采用紫外标准型高气压录放电灯，该灯在366nm 1:的辐射是已知的。2.2.3 红外辐射源对所考虑、波长的单色辐射经过校正的J种标准光源、或者标准光源和规定红外滤光片的组合。2.3 闪烁光源2.3.1 mCs- NaI (TI)闪烁光源用f乍光电倍用管幅-度分辨率测试的规定光源。1 :17 C s核辐射师、发射能量662keV的射线引起NaIr-

15、i皆放大i同步检测检流计电压辐射源的选择，应根据测试的要求，在可见光和红外区用鸽丝灯或鸪带灯F在紫外区用求政电灯、简放申灯、氢放电灯或其他放电灯。为了读数稳定，供电电源宜采用电位差计监视系统。单色仪应具有高的光谱纯度，具体数值取决于光谱灵敏度对波长的变化率。在某些波长上辐射有强烈的辐射或待测光阴极有很高的灵敏度，因此有必要设置滤光片，以消除在这些波长上的散射。此外，单色仪应具有光转向装置，可用来改变从出射狭缝输出的辐射光束的方向，使其既可对准接收，也可通过出射窗而照射光阴极剧。接收器常用真空热电偶或真空热电堆，它以用来测量从单色仪出射狭缝输出的辐剧目。校正，表征为检流计的读数，就可检流计和电压

16、表均应具有较高的灵敏度和适当的输入阻抗，以测定接收器和光阴极的微弱电流。注2应该注意避免由于热电偶的漂移与光电倍增管暗电流的变化所引起的不精确性。可实现的一种方法是在单色仪前设霄一光调制器，这样一来，热电偶或光电僧熠管的输出可以用调谐放大器和同步检测器来测定。测试时，首先将辐射光束转向接收器，用接收器测定指定波长上的辐通量，再将辐射光束转向光电倍增管，测定同一波长上光阴极的饱和光电流，即可按定义求出阴极光谱，四ht_。4. 1. 4 量子效率在给定的人射波长上子效率()可按下式 GB 7270 87 1. 24S k r () () = (5 ) 式中:Sk r ()一一在波长上的阴极光谱灵敏

17、度，mAjW; 一一人射辐射的波长，nm。4. 1. 5 蓝光灵敏度和蓝白比测试系统仍如图2所示，但应在光路中加人具有特定光谱透射率曲线自始B24牌号的蓝色滤光片。注:QB 24蓝色滤光片厚度的选择，应使其透过惑与Corning CS 5 58 (半毛坯厚度)相等效。先由式(1)求出阴极受照光通量凡，再测出该阴极对经QB24滤光后的同一标准光源的蓝光电流lB，即可求出蓝光灵敏度SB= lB / Fk 0根据阴极光照灵敏度Sk即可求出蓝白比RBW= SB jSk。4. 1. 6 红光灵敏度和红白比测试系统仍如图2所示，但应在光路中加人具有特定光谱透射率曲线的HBll牌号自险注:HB 11红色滤光

18、片厚度选梯，应使英透过率与Cor ni ng C S - 2 62相等效。党片。先由式(1 )求出阴极受照光通量Fk，再测出该阴极对经HBll滤光后的同一标准光源的红光电流lR，即可求出红光灵敏度SR= lR /凡。根据阴极光照灵敏度Sk即可求出红白比RRW= SR /Sk。4. 1. 7 红外灵敏度和红外白比试系统同图2，但应在光路中加人具有特定光谱透射率曲线的HWB3牌号的红外椿光片。先由式(1)求出阴极受照光通量凡，再测出该阴极对经HWB3滤光后的同一标准光源的红外电流11R ，即可求出红外灵敏度SIR = hR j凡。根据阴极光照灵敏度Sk即可求出红外白比R1RW= SI R /Sk。

19、4.2 光谱响应特性4.2.1 相对光谱响应特性阴极光谱灵敏度相对值与波长之间的关系，通常用对峰值的归一化曲线表示。相对光谱灵敏度特试系统同图3。试时，首先在各个波长的单色辐射下，测定接收器的输出读数。然后在同样波长的单色辐射下，光电倍增管的光电流，在每一波长下，将光电流除以接收器的输出读数，可得一条表征其商数IJ波长之间关系的过渡曲线，将此曲线对峰值归一化，即可得相对光谱灵敏度特性R(。4.2.2 销对光谱响应特性阴极光谱灵敏度与波长之间的关系，通常用曲线表示。4.2.2.1 绝对光谱响应特性的测试方法与4.2.1相同，只是接收器的输出读数需进行校正，即输出读数按辐射功率值进行定标，则按4.

20、2.1条所得的过渡曲线即为绝对光谱响应特性。4.2.2.2 计直法。由阴极光照灵敏度Sk和阴极相对光谱响应特性R( ) 利用2856K标准光源的辐射分布特性W()，视觉函()以及波长555nm单色辐射的光功当lm/W，由数值积分法计算出转换因数c。c-683 r; v () W()d . . . . . . . . . . . . . (6) J; R ()W()d 波长处的阴极光i普灵敏度zSp = cS k . (7 ) 绝对光谱响应特性:GB 7270 87 Skr () = SpR (). ( 8 ) 4.2.3量子放率特性在各个波长下，逐一计算出量f二放率，即可获得量子放率特性()，

21、通常用曲线表示。4.3 阳极灵敏度4.3. 1 阳极光照灵敏度阳极光照灵敏度的测试在暗箱内进行，测试系统如图4所示，辐射源为标准光源。J:I剖辐射抑、I f饵减光器r- 一_1-一_.一一言吾吾吾三=TZ?一一-.L_.J r一-.-R L -rku度削敏负灵，极门口，咀图系统注:R一-Ili负电阻。光阴板面上的光通过和阳极光照灵敏度可按F式计算:p所EA ,. FE=9lA . . . . . . . . (9 ) L2 M Sa = . (10) 凡式中:Da一一J1I fl:减光器的透射率zSa一一阳极光照灵敏度，A/I m; Ja一一输出电流，A。测量I)ll极光照灵敏度，通常采用10

22、-IO_1Q-6Im范围的光通量。所用的光通量不应太大，否则会导致作线性饱和并使输出申J市超过额定值$也不能太小，否则由于陪电流的作用会使对光电倍增节的输出电流的精确测量难于进行。最JJH恕的中性减光器应在从可见光到近红外的棋个区域内具有一致的透射率。然而由于在此区域内减光器的透射来通常总是不够4致的，因此对光谱响应特性相差悬殊的光电倍增管的测试，就需斐对减光器进行分区校I-:。另外，为r减弱光照，既可以用大光源与光电ft用节之间的距离，也可以采用发光强度较低但辐射分布不变的光源。r正可见光各个i皮长上完全一致地减弱光照的另一个方法是在所/lt系统的光源和光阴极之间插入一个校正过的无色模射屏，

23、该屏最好是一块两面完全磨砂的玻璃板，也吁以是-j:.k:乳白的玻璃板。立4此屏处西t源和光阴极之间的某一适当位置时，可达最大科度的光照减弱。在光洁的近紫外、口I见党和近红外部分都能完全一致地减弱光照的又一个方法是采用外表面蒸知的凸面反射镜戎漫反射旧，后者如氧化镇屏戎硫酸切!旧。GB 7270-87 在图4巾，所加的王作电压应保证光电俏增管作在线性范围内，阳极申，沛，应小于制造丁规定的最大值。R为限流电阻，其作用是在测量过科rt1光电倍增管一旦受损(例如放电或短路)时限制支取电楠，。4.3.2 阳极辐射灵敏度测试系统如图4所示，但辐射源为标准辐射源。若标准辐射服对一定方向t的辐射强度作过校:iE

24、.与此方向垂直的光阴极面t的辐通量和阳极辐射灵敏度可计算如下z化=旦4Da(11) u 1. Sar=77一式rt1:Sar一一阳极辐射灵敏度，mAjW。测量阳极辐射灵敏度，宜采用1O-12-1O-8W范围的辐通量。真他与4.3.1相同。4.3.3 阳极光谓灵敏度阳极光谱灵敏度的测试同4.1.3，但测试时需要注意以下各li，:a. 阴极受照辐通量应该用一系列特性已知的rt性减光器衰减至所需的微弱范围pb. 所加的王作电压应保证光电倍增管作在线性范围内zc. 数字电压表所测得的是阳极输出电流。若光电倍增管的增益与光阴极上的人射波长无关，则可由阴极光谱灵敏度Skr()和增益G获得阳极光谱灵敏度Sa

25、r() : Sar ()= GSkr (). (1 3) 4.4 增益由于增益数值很大，要一步就测定它是困难的，因为光电流只有处在极其微弱的水乎上，才能使阳极输出电流不超过指定的最大值。增益可按下述几种方法测定，但这些方法都基于下列假定:a. 光阴极电流、倍增极电流和阳极电流都严格地正比于人射光通量:b. 不论光通量及其波长的变化如何，增益总是常数。4.4.1 方法一首先，在足够弱的光通量F测定与某一E作电压相应的阳极电流，该阳极电流应在线性范围内，且光电倍增管不应有按劳效应。然后，使光通量增5虽M吉(但不改变其光谱分布)，测定阴极电流h;这时，只有光电倍增管的第a级和前几级倍增极才施加正常电

26、压，以保光电倍增管输出过载。于是电流增益可按下式求得z1a Cr=一-_-lv1.(14) lk 式巾:1a一一弱光通量F测定的阳极电流Flk一一强光通量下测定的阴极电流zM一一光通量的增强倍数。为了更确切地知道所用tjl性减光器的透射卒，光通量的调节也可采用单色光来实现。4.4.2 方法二GB 7270 87 首先，选择人射光通量并降低工作申，压，使得刚好能测出阴极电流h1;与此同时，测定阳极电流Ia 1 ，该阳极电流照例是阴极电流的某一倍数(例如1000倍。其次，使光通量减弱某一适当的倍数，并测定较小的阳极电流2。然后，在人射光通量不变的情况下，升高工作电压至正常值，阳极屯流Ia3。这样，

27、电流增益可按下式求得2G h I I一=一一-x一a 3一.(1日Ia2儿l真中h1与Ia分别为低E作电压下的阴极电流与阳极电流，1 a 2为同一工作电压下光通量减弱至正常的时的阳极电流;Ia3为同一弱光通量下工作电压升高至正常值时的阳极电流。如有必要，t述测试也可分几步进行。试时，阴极申，捕和阳极电流应互成比例，以保证测试结果的准确性。4.4.3 方法三用阳极光照灵敏度Sa与阴极光照灵敏度Sk的比值计算增益:G=三ESk 在给出G值的同时，应当标明相应的工作电压。由于Sa和Sk测试条件的不同，必须注法在某些情况下可能带来的误差。4.5 阳极特性4.5.1 阳极伏安特性当光电倍增管的其他电压均

28、保持一定时，阳极电流可作为末级电压的函数而进IJ附旦。(16 ) 这一特性基本主类似于真宅光电二极管的伏安特性，然而由于在前几级中电流增益的结果，使得阳极电流通常是如此之大，以至在常规电压下，宅间电荷将导致光通量与阳极电流之间出现非线性关系。因此在各种不同的恒定光通量数值下，应该得到电流对于申，压的特性曲线族。4.5.2 阳极灵敏度特性分压比保持一定时，阳极光照灵敏度或阳极辐射灵敏度与工作电压的关系曲线。阳极灵敏度特性是电压的幕函数，因此应绘制这些参数的对数值对于工作电压的关系曲线。4.5.3 增益特性分压比保持一定时，增益与工作申，压的关系曲线。增益特性是电压的幕函数，因此应绘制该参数的对数

29、值对于工作电压的关系曲线。4.6 暗电流和暗电流特性4.6.1 暗电流暗电流是在规定的工作电压下或在规定阳极光照灵敏度的工作电压下测定的。引起暗电流的可能因素是漏电流、热电子发射、场致发射、残余气体电离以及管内荧光。在低的工作电压下，暗电流的主要成分通常是漏电流和热电子发射。热电子发射和残余气体电离能够用它们的温度特性加以判断。在高的工作电压以及与之相应的高增益情况下，另外的暗电流分量将成为暗电流总值中的主要成分。测试原理图如图5所示，光电倍增管隔绝外界辐射并采用规定的分压器。测试前，光电倍增管应避光存放，并应标明测队. 1 Jii. (00 f量。GB 7270 87 -限流电阻R- 负高压

30、图5暗试电原理图4.6.2 暗电流4.6.2.1 暗电人当直流信号输出电流等于阳照灵敏度，单位为流明(1m)。4.6.2.2 暗电电流时，所对应的人射光当直流信号输出电流等于暗电流时，所对应的人射辐，单位为瓦特(W)。上等于暗电流除以阳极光，在数值上等于暗电流除以阳极辐射灵暗电流等放辐通量是在特定波长上的值，通常是在峰值波长上的值。暗电流等效输人可在一定的工作电压下、或在与一定的阳极光照(或辐射)灵敏度相应的工作电压下，测量暗电流和阳极光照或辐射灵敏度来确定。4.6.3 暗电流的电压特性暗电流与光电倍增管工作电压的关系，用曲线表示。在不同的工作电压下.按4.6.1测定对应的暗电流，即可作出暗电

31、流的电压特性曲线。4.6.4 暗电流等效输人的灵敏度特性此特性可以表示为暗电流等效光通量对于阳极光照灵敏度、或者在规定波长上的暗电流等放辐通对于该波长上的阳极辐射灵敏度的关系，用曲线表示。在不同的工作电压下，按4.3测定阳极光照(或辐射灵敏度，并接4.6.2测定对应的阳极暗电流，然后折算成暗电流等效光通量或辐通量)，即可作出暗电流等放输人的灵敏度特性曲线。4.6.5 暗电流的温度特性暗电流或暗电流等效输人与光电倍在不同温度下，按4.6.1测量出阳极暗电流或按4.6.2或暗电流等放输入与温度的关系曲线。4.7 最大电压和最大电流4.7.1 最大工作电压、最大阳极电压使光电倍增管接近出现明显放电等

32、现象的工作电压。系，用曲线表示。成暗电流等效输入，并作出阳极暗电流试时，采用规定的分压器，在正常的光阴极受照光通量下，逐渐加大工作电压直到光电倍增管出电流接近出现明显不稳定现象时为止，这时的电压即为最大工作电压。通常制造单位，将与最大阳极光照灵敏度相对应的工作电压或将实测最大工作电压按适当安全系数减值后的工作电压作为推荐的最大工作电压。4.7.2 最大平出电流，平均阳极电流GB 7270 87 使光电倍增管接近出现严重疲劳时的平均输出电流。测试时，采用规定的分压器，在正常的工作电压下逐渐加大人射辐通量，观察30S内光电倍增管的输出电流值，直到输出电流接近出现明显不稳定现象，这时的输出电流即为最

33、大平均输出电流。通常制造单位，将实测最大乎均输出电流按适当安全系数减值后的输出电流作为推荐的最大jL均输出电流。5 脉冲幅度参数测试方法5. 1 信号脉冲幅度刁气。对脉冲光源的信号脉冲幅度和对137Cs-NalTD的信号脉冲幅度测试方框图如图6、图7所脉冲)(:)ji、 - -回-光电借用管前i气放大器t放大器图6光脉冲输入信号脉冲幅度测试方框图li al (TI) 光i川市I曾f(前可放大(，苦l二!皮大器137 C, 图7电离辐射输入信号脉冲幅度的测试方框图测试装置需用精密脉冲幅度发生器进行校准。试注意事项z多道分析指多道分析frtia. 计数率和分辨时间的选择应使脉冲堆积足够小，使不致明

34、显地影响测量的准确度zb. 光电倍增管应处于线性作状态。整个测试装置应作线性检验，如用60CO核辐射源，它的高能峰几于IE好是137C S全能峰的两倍。采用具有讲光滑功能的计算机多道分析器，比1量的多边分析器能更准确地确定分布曲线峰值的脉冲幅度。5.2 C脉冲幅度分辨率5.2. 1 闪烁探测器对137C S的幅度分辨率这种幅度分辨率主要是光阴极量f放率、收集妓率和空间均匀性以及闪烁体分辨率的函数。测试方框阁与图7同。137Cs核辐射源直接置于闪烁体人射窗ql心，源、强使测试装置的总计数率不超过1000l;NaI TI)闪烁体的直径和厚度与光阴极直径近似相等，用硅油或粘性油将它与待测的光电的朋告

35、进行光隅合。闪烁体的封装盒应处于光阴极电位。测试注意窄项:a. 仔细调节前级分压比，提高收集放二字:b. 适当选摊光电倍增管的阳极时间常数和放大器的微分、积分时间常数pC. 光电倍增节和测试装置应L作在线性状态。不适当的阳极电压、过高的增益(因而过大的阳极电流)或不适当的分压器，均可引起输出脉冲幅度分布的压缩，从而产生个不正确(偏优)的幅度分辨二扒d. 测试前，.光电倍悄告和闪烁体应避光存放;e. 闪烁探测器应预先作fi|二小时，使之达到稳定的L作状态:f. 137 C S的仓能峰的半自宽歪少应占有16道，半内宽内各道的总计数应不少于50000 ，微分和积分u,tii Jj常数应不大于5s;

36、g. 确定全能峰半幅度/.半峰值点)的值应采用线性内插法或曲线拟合法，所采用的方法应力rJ以说明。GB 7270 87 除上述的测试方法外，也可采用如下两种方法:一种方法是采用计算机控制多道分析器的测试装霄，借助于假设全能峰的上半部近似于高斯分布来决定半高宽。虽然观测到的分布曲线通常稍不对称，但一般说来，基于高斯分布所决定的幅度分辨率值与采用上述方法所得的值相符。另-种方法是采用具有谱光滑功能的计算机多道分析器来代替一般的多道分析器，由于每道计数的统计起伏可大大减小，因而可显著提高幅度分辨率的测量精确度。5.2.2 闪烁探测器对55F e的幅度分辨方框图与图7同。核辐射源55Fe直接置于闪烁体

37、人射窗中心，源强使测试装置的总计数来不超过1000 1。闪烁体的封装盒应处于光阴极电位，用硅袖或粘性油将它与待测的光电倍增管j芷行光搞合。测试按5.2.1的方法进行。55F e的幅度分布是不对称的，高斯分布不能完全描述观测到的分布。因此，基于高斯分布的假的分辨率是不理想的。5.2.3 固有幅度分辨率测试方框图如图8所示。采用合适的脉冲光源，例如发光二极管光源，其人射于光阴极的光子数可通过调节减光器的透射率，使输出的脉冲幅度分布的峰值与137C S - N a 1 (T 1 )产生的全位在同一道数上。脉冲光肃、必须置于使光阴极均匀受照的位置，光谱特性和脉冲持续时间最仔与131(飞NaI (Tl)

38、们号相近，重复频率约1kHz 。滤光片为蓝色滤光片(如QB24) ，阳极时间常数必须比光脉冲的持续时间和闪烁体的闪烁衰减时间大得多。脉i1!光fi、减1(;吕在, 光i包悄悄管前Fil皮大仨l皮大多远:Hlr(，甘L 滤光J图8光电倍增管固有幅度分辨率测试方框图用等波于J31Cs-NaI(Tl)的脉冲光源测得的幅度分辨率，可用来估计NaI (T 1 )闪烁体叮能获得的幅度分辨率。然而，由于脉冲光源的闪光不能模拟NaI (T 1 )闪烁体所具有的光的空间分布，斤ii且没高考虑到闪烁体的分辨率，所以这种测试仅能提供所能期望的对131C S分辨率的近似极限。5.2.4 单电子幅度分辨率单电f幅度分辨

39、率仅对那些能够分辨单电子峰的光电倍增管才离意义。单电子幅度分辨率仅与倍增系统的结构、第倍增极的次级发射系数和收集电压等有关。5.2.4.1 恒定光试方框图如图9所示。2 3 4 5 6 1(;1杠lrlHi 自iJtYUIJ(大lI!lt放大(，骨图9单电f幅度分辨率测试方框图(恒定光源法)1一小型钊丝灯，作为单光电r的激发源;2一光|阂，控制光的通断;3一小孔光|澜;4、5一分别为减光器和偏振n饥，用j二调节人射f光阴极的光f数;6一窄带滤光片，使人射7工光阴板的光f能最近似相同多i且:析指GB 7270 87 如下za. 开启光闸，调节减光器和偏振片组使人射于光阴极的光子所产生的输出脉冲有

40、合适的总计数率。这时多道分析器测得的曲线是单光电子分布曲线与暗脉冲分布曲线之和gb. 关闭光闸，这时多道分析器测得的是暗脉冲分布曲线，c. 将步骤a.与b.测得的曲线，利用多道分析器的剥谱功能得到单电子分布曲线，d. 按照幅度分辨率的定义求出单电子幅度分辨率。5.2.4.2 脉冲光这一方法适用于暗脉冲计数率较高的光电倍增管，其测试方框图如图10所示。脉冲光源脉冲发生如下z1 2 3 光电倍增管前重放大器主放大器线性门图10单电子幅度分辨率测试方框图(脉冲光源法)1一减光器I2一偏振片组，3一窄带滤光片多道分析a. 阳节减光器和偏振片组，使光脉冲在光阴极产生一个与两个光电子事件之比应不小于100

41、，b. 脉冲发生器输出触发脉冲作为线性门的开门脉冲。由光脉冲产生的单光电子脉冲经放大器放大后，通过线性门到多道分析器，在多道分析器上显示单电子分布曲线zc. 由幅度分辨率的定义求出单电子幅度分辨率。5.2.4.3 暗脉冲法直接利用暗脉冲分布曲线来求单电子幅度分辨率。某些光电倍增管虽然可从暗脉冲来获得单电子分布，然而，恒定光对于证实多道分析器显示的真正单电子峰的位置还是需要的。某些光电倍增管能够分辨单电子峰，但由于噪声的影响，得到的脉冲幅度分布在低能侧不可能下降到半幅度点(半峰值点)。在这种情况下，可以规定幅度分布曲线上另外某些幅度处(例如75%) 的宽度与峰值脉冲幅度的比值来表示，但应强调这一

42、数值不是以半高宽与峰值脉冲幅度的比值所定义的幅度分辨率。单电子幅度分辨率棚队也思宇明:a. 收集电压应足够高(如500V) ，要仔细调节前级分压比，以获得高的收栗贸率b. 应保证光电倍增管测试装置工作在线性状态。在计数实验中，光电倍增管有时工作在非线性状态，该状态的单电子分布也可用半高宽与峰值脉冲幅度的比值来表征。但是，该值不应称为单电子幅度分辨率，给出结果时，应指明是对非线性工作状态下的测量值。5.2.5 多电子幅度分辨率多电子幅度分辨率是光电倍增管倍增系统对一个或两个电子组成的输入信号的分辨能力这种测量仅适用于那些能够分辨一个或两个电子事件的光电倍增管，如具高高次级发射极的光电倍，回国。出

43、所期望的脉冲期间才选通。借。第一倍增试方框图与图10同，多道分析器应只在光电倍人射于光阴极的光子数使单电子、双电子和其他电道分析器显示器观察到的脉冲幅度分布如图11所示。的峰值彼此之间可以建立在任一相对高度，多GB 7270 87 、l高宽100 P, P, n 。据太食军40 60 3 V 2 V 。4 2 寄放r光电f数的脉冲制度图11具有稳定的高次级发射系数第一倍增极(例如GaP)的光电倍增管的典型多电f幅度分布度分辨率，对第一个电f峰既可采用半高宽与峰值脉冲幅度的比值，也可采用峰谷比P1/叭，对第三个、第三个电T峰的幅度分辨率只能采用测量相等幅度的相邻峰的峰谷比PdV2，P3/们度。试

44、注意事项同5.2.40 6 噪声参数测试方法6. 1 暗噪声6. 1. 1 暗电流噪声暗电流噪声的测试方框图如图12所示。电路巾的滤波器具有规定的噪声等放通频带，在指定的王作电压下记下噪声的均方根值，并转换成电流量，即为暗电流噪声1nd。环境温度、测试装置带宽、阳极负载电阻以及杂散电容都应加以规定或说明。光电倍增管测试前须避光存放，测试时应完全隔离外界辐射。光l!I汗mu滤破iIi均方根值i主数仪图12暗电流噪声测试方框图6. 1. 2 噪声等放输入暗电流噪声的等放输人，可以表征为噪声等放光通量，也可表征为噪声等效辐通量，它们的测试原理图如图13所示。GB 7270 87 恒光源8一l;l包f

45、lfJtH滤波片出弘JJj根的i主数f微l1泊1 图13用恒也光源、测试噪卢的方框图在aii:的1:作条件F，先测出光阴极受照时的I f弓输出电流，再测出J照时暗电流口呆yU。即吁根据F面两式分别求出单位带宽的噪声等烛光通量必单位带宽的噪声等效辐迪里。Fn Ind FK J八f (17) Js 6n Ind 功k伺二一一o一一一一一(18) n Js J , f 式J!:n n Fk k J nd Js 八fHi与电流噪1-iTA阳光通量，lm/Hz7=暗电流口呆111写:放辐通量，W 1Hz -2- ; 测试时阴极受照的光通过，1m; 测试时阴极受照的辐通量，W; H市电流口呆;11，A z

46、 f言53输出电流，A; 滤披器的通颇带，Hz 。6. 1. 3 日荣iii能当量、噪Ai寄放能量试方框国与图7同，光唱倍增管_作在正常L作电压F。测试时首先调节放大器的放大倍数，使1:17 C s - N aI (T I )信号脉冲分布曲线的全能i峰Ij二多道分析器的适当道数|二，设为Ds道。然后取t:Na 1 (T I )闪烁体和137C S核辐射源，并旧蔽外界所有的核辐射源。再调节胆大器的放大的数，使附脉冲分布曲线位j二多远分析器的适当道数以|词。右Dn道以t-_的积分计数字为50s-1。则噪声能当量rlF式!-算:En二Dn 0 Ks - Hs . (19) Ds 0 Kn 式rl:K

47、s、Kn一一分另iJ:走J!.皮大器对辐射脉冲和Sri脉冲的放大fif数$Es一一寸辐射的能量，Es和En的单位XJkeV。另外，也吁采用积分虹另IJ器和定标器(或其他计数仪器)来代替多道分析器。i式注意jUrJj: a. 噪1ii测试国j二圳fJi号测试，测试系统，尤其是前宦版大器的噪Jii应尽可能低，以保证测址的准确度;b. !Jf敝周国电离辐射的i二扰PC. 避免磷光放应的影响;d. 边掉胆大器的微分不积分时间常数，使噪yii最低;e. 给出测试结呆时应注明坏境温度。6. 1. 4 H1 C脉冲计数字GB 7270 87 llIlli-一甲D试暗计数来首先妻调节上下两个阔11气，而调节|

48、竭值又必须先确定单电f、|三均幅度的道数。光电借用管的单电f分布曲线为非对称的玻里IW5布，如图14所Jjt。单电f平均幅度的迫数万由F式计 同h刷刷主含辛id数D;怡电-分布曲线YIt意图阁14坦坦问:握一二，主+j总数Di(20 ) 单字f积分曲线/jl意图2 Ni Di 图15D= Ni . . . . . . (21) kZ七M Ni k立k+ + kZ仁M Ni + 2 KY血仁D= 1-式叮l发V成z式(21)的分f就是单电f积分曲线(罔15)的面积，而分时就是单电-5布曲线(闯14)的面积。因此，分别求JIi这两个面积即可计算出单电-平均幅度(迢数)。测试方框图与图9同，测试时首先按5.2.4所述方法在