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【FAQ】光电倍增管(PMT)

# 通用


        FAQ4. PMT的灵敏度随温度如何变化?


        FAQ5. PMT的灵敏度离散性如何?


        FAQ10. 为什么用同样的标准光源和PMT模块做重复性测试,存在差异?


        FAQ11. 能否用模拟输出的PMT模块进行化学发光测量?


        FAQ12. 如何减轻电场、磁场对PMT干扰?


        FAQ13. PMT装配到仪器时应注意什么问题?


        FAQ14. 根据PMT datasheet上的分压电路数据设计电路,为什么实际测试线性范围较小?


        FAQ15. PMT的量子效率主要和那些参数相关?


        FAQ16. PMT如何调节线性范围?


        FAQ17. PMT脉冲输出饱和度随电压如何变化?


        FAQ23. 使用PMT时,如果想延长输出线的长度,在线材选择上有什么建议?


        FAQ27. 在使用PMT时,暗室设计过程中具体要怎么做,如:选用什么材料,厚度等?


        FAQ28. 在初次使用PMT模块时候,需要注意些什么?


        FAQ34. 在有的文献或者实验测试结果中,会提到HPD有一定概率产生一个'super pulse',原因是什么? New


# 电流模块


        FAQ3. 在使用PMT检测脉冲信号时,如何提升线性上限?


# 电压模块


        FAQ25. 使用PMT时,如何选择适当的高压电源?


        FAQ26. 电压型PMT,暗输出和offset电压有什么关系?


# 光子计数探测器


        FAQ1. 光子计数单元CH297除了使用电脑进行数据采集,还可以通过什么方式进行?


        FAQ2. PMT的工作寿命有多长?


        FAQ6. 光子计数探头曝光后立即使用,暗计数偏高是否正常?


        FAQ7. 光子计数探头一般只有5M的线性,怎么提高线性上限?


        FAQ8. 在测试暗计数时,有跳点出现,是否正常?


        FAQ20. CH297脉冲对分辨率设置错误会有什么问题?


        FAQ21. CH297出现上位机读值为0的原因是什么?


        FAQ22. C8855-01计数模块中general output section如何使用?


        FAQ30. 如何提高光子计数PMT模块的计数线性上限?


        FAQ31. H10682-110在400nm~500nm波段的输出随温度如何变化?


        FAQ33. CH297如果门控时间设置为100ms以下会有什么问题?


# 应用相关


        FAQ18. 流式细胞仪中,PMT均匀性有何影响?


        FAQ19. 流式细胞术中,选择高量子效率PMT有什么优势?


        FAQ35. 流通池模块J12800-000系列如何进? New


# PMT配件


        FAQ29. CC228高压电源的纹波、调整率是如何测试?


        FAQ32. C8855-01计数模块中general output section如何使用?



# 通用


FAQ4.PMT的灵敏度随温度如何变化?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


不同光阴极面的PMT阳极灵敏度随温度变化并不完全一样,且针对不同波长,灵敏度变化系数也不同。可以参考下图:


 

FAQ5. PMT的灵敏度离散性如何?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


相比半导体类光电产品,由于工艺材料等原因,PMT的灵敏度离散性比较大。为了调整不同PMT输出一致性,可以通过调节增益控制电压改变阳极灵敏度。


FAQ10. 为什么用同样的标准光源和PMT模块做重复性测试,存在差异?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


光程和入射光角度,对PMT输出影响比较大,如果每次测试重复安装光源的情况下,会出现结果不一致的现象。


FAQ11. 能否用模拟输出的PMT模块进行化学发光测量?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


通常来讲,由于化学发光的光强水平可以达到光子的级别,模拟输出由于无法分离暗噪声,目前还做不到单光子级计数。因此优先选择光子计数模块来进行化学发光探测。


FAQ12. 如何减轻电场、磁场对PMT干扰?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


可以通过加磁屏蔽和绝缘套避免。另外,一般要求PMT距离产生磁场的物体10cm以上,距离接地外壳3mm以上避免电场造成暗噪声增大。


FAQ13. PMT装配到仪器时应注意什么问题?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


1.避免阴极面见光;2.不要磕碰;3.上机检测前应预热30分钟;4.注意暗室避光;5.保持Pin脚干净无脏污.


FAQ14. 根据PMT datasheet上的分压电路数据设计电路,为什么实际测试线性范围较小?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


Data sheet提供的分压电路电阻比值是通用性的数据,由于输出线性受分压器电流和空间电荷影响,为了提高线性上限,需要使用者对,需要对分压器电路优化。


FAQ15. PMT的量子效率主要和那些参数相关?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


主要和光窗阴极面的反射系数,材料光子吸收系数,光吸收后能够激励到真空能级以上的几率,激励电子的平均逸出距离,表面电子真空发射几率等参数有关。


FAQ16. PMT如何调节线性范围?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


PMT可以通过调节工作电压来改变增益,从而改变线性范围。


FAQ17. PMT脉冲输出饱和度随电压如何变化?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


随工作电压降低,饱和输出值变小,主要是受到空间电场影响。


FAQ23. 使用PMT时,如果想延长输出线的长度,在线材选择上有什么建议?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


一般信号输出线,高压线,接地线等线材和接头的选择可以参考下图中的线材建议。

FAQ27. 在使用PMT时,暗室设计过程中具体要怎么做,如:选用什么材料,厚度等?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


从经验出发,常会使用铝材作为暗室材料,内外侧均涂有黑色吸光材料或发黑处理,防止光的反射、散射。部件连接处可加垫橡胶圈等避免漏光。厚度方面,一般几层涂有黑色吸光材料的铝箔已足够实现遮光效果。


FAQ28. 在初次使用PMT模块时候,需要注意些什么?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


PMT模块在使用时,一般要注意以下几个方面:

1.在安装、使用、移动、接线等操作时,一定注意断电操作。

2.产品入射窗口处一般会有黑色贴子或盖子保护,是用于一般性的光窗保护,并不能完全避光,使用时应做好避光措施。

3.产品工作状态下禁止强光入射窗口,以免强光对产品造成永久性损害。

4.断电状态下,不建议将光窗暴露在强光下,如日光。

5.采用电压调节控制增益时,参考电压输出线注意悬空,避免与其他器件接触。

6.上电前请仔细检查电源电压和极性是否正确。

7.注意保持入射窗口的清洁,阴极面上的手印、灰尘等会影响光的透过,可用无尘纸蘸酒精或酒精棉擦拭干净,不可使用其他物品以防止划伤。

8.产品应在尽量稳定的环境下贮存及工作,避免震动;避免在电磁干扰较强的环境下工作。

9.氦气能穿透玻璃,引起PMT噪声增加,气压变坏等,因此避免在有氦气的环境中使用或存储。

10.在仪器设计时,考虑互锁装置,避免对PMT造成意外影响,比如突然曝光等。

11.保持干净清洁的操作,避免湿气或灰尘等进入PMT模块内部。

12.不建议自行拆卸产品。

13.产品不使用时,需避光保存,切勿使光电倍增管曝露在强光下。

14.如有其他方面的使用问题,可以和我们联系。



FAQ34. 在有的文献或者实验测试结果中,会提到HPD有一定概率产生一个'super pulse',原因是什么?



于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


这种情况一般是由于产生的光电子加速轰击雪崩管时,有一定几率产生X射线发射,如果射线打到阴极面,就会产生大量的光电子发射,从而有super pulse产生。在高光量入射情况下,这种现象也会增多。





# 电流模块

FAQ3. 在使用PMT检测脉冲信号时,如何提升线性上限?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


一般PMT模块的脉冲响应与信号的频率、脉宽,PMT的倍增极、分压器、电压等有关。在倍增极方面,不同结构其电场分布不同,脉冲线性特性有所区别,图1是不同倍增结构线性特性的一个大致描述。另外,改变分压器配比,增加去耦电容,增加极间电压,通过抑制高光强下倍增极/阳极电压变化,提高电场强度,从而提升线性上限,图2采用锥形分压提高了脉冲线性上限,图3改变电压能够改善线性上限。


# 电压模块

FAQ25. 使用PMT时,如何选择适当的高压电源?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


滨松提供了多种类型的高压电源模块,用户在使用时一般可以从以下两个方面考虑选择: 1

.输出电压范围,电压输出电压需要高于所用PMT的最大供电电压。

2.输出电流,通常来讲高压电源的输出电流最大值要高于分压器流过电流的1.5倍。分压器的电流可以通过实际使用时的供电电压计算得到。


 

FAQ26. 电压型PMT,暗输出和offset电压有什么关系?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


当PMT内部控制电压为0时,仍然会有很小的电压输出,这是因为电压型PMT内部集成有运放单元,所以在PMT通电时会有波动的微小电压输出。

而当PMT加上控制电压后,在完全暗环境下的暗输出包含了PMT的暗电流和offset电压的总输出。


# 光子计数探测器

FAQ1. 光子计数单元CH297除了使用电脑进行数据采集,还可以通过什么方式进行?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


CH297我们除了提供完整的光子技术软件外,还提供RS232串口的通讯协议控制命令集和DLL动态链接库,客户可以根据自己的实际应用选择开发方式,如单片机采集等。



版本:V1.0.39


版本:V1.0.00


版本:V6.1.10

FAQ2. PMT的工作寿命有多长?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


PMT的工作寿命以最终输出的总电荷量作为依据,以输出降到50%一下为评价条件。正常弱光探测下能到几万小时到几十万小时的寿命。


以H10682-110光子计数探测器为例,在25℃,初始光子计数输出为12M的条件下:工作10000h之后H10682-110的光子计数输出大约只会降到初始值的95%左右。


 

FAQ6. 光子计数探头曝光后立即使用,暗计数偏高是否正常?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


PMT见曝光后,会出现暗计数偏高的情况,放置或使用一段事件后暗计数会恢复正常。但是需要避免带电见强光,会损伤PMT。


FAQ7. 光子计数探头一般只有5M的线性,怎么提高线性上限?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


我们可以提供线性校正公式提高上限,理论上能到50M。另外,利用CH297计数模块(内置线性校正电路)可以达到20M线性。


FAQ8. 在测试暗计数时,有跳点出现,是否正常?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


如果在长时间如几个小时的监测中,偶尔出现跳点是正常现象。原因是阴极面热电子随机发射产生。


FAQ20. CH297脉冲对分辨率设置错误会有什么问题?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


CH297在校正计数值时会通过含有脉冲对分辨率的公式进行计算,若果该值与配套使用的光子技术探头标称不一致,会造成校正值失真,影响数据真实程度。


FAQ21. CH297出现上位机读值为0的原因是什么?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


可能是上位机命令与CH297软件通讯协议或者其他文件有冲突。



FAQ22. C8855-01计数模块中general output section如何使用?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


该接口为开集输出,通常在使用的时候需要外接上拉电阻,从而才能进行驱动其他器件。一般情况下,可以接74LS06或等同的驱动器,增大驱动能力从而驱动下一级器件。


FAQ30. 如何提高光子计数PMT模块的计数线性上限?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


当入射光逐渐增强时,发生脉冲重叠的概率随之增大,从而导致对脉冲的计数不准,出现饱和计数下降现象。为了提升计数上限,比较重要的时降低高计数率下脉冲重叠概率,可以通过以下三个方法改善:

1.提升脉冲生成电路的脉冲对的分辨率;

2.采用预分频器,也是为了提升脉冲对分辨率;

3.使用校正公式,从概率上补偿计数损失,这种种方法是比较容易操作的。

FAQ31. H10682-110在400nm~500nm波段的输出随温度如何变化?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


由于PMT比较容易受外部温度影响,灵敏度会随温度不同而改变,因此光子计数输出值也会变化。不同的光电阴极面材料和波长,灵敏度变化都不太一样。根据图1所示的典型光电倍增管温度系数和波长关系曲线,我们可以看到采用双碱材料的H10682-110在400nm~500nm波段的阳极灵敏度为负温度系数,可以推断其输出随温度上升而降低。图2是H10682-110在470nm随温度变化的参考输出曲线,可以看到从0℃~50℃计数值输出逐渐下降。

# 应用相关


FAQ18. 流式细胞仪中,PMT均匀性有何影响?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


流通池中细胞XY位置的不同,如果PMT均匀性差别较大,会导致不同位置相同光强输出的强度不稳定。因此需要选用均匀性好的PMT。


FAQ19. 流式细胞术中,选择高量子效率PMT有什么优势?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


从荧光波峰宽度来说,量子效率提高一倍,波峰半高宽减少1.4倍。



FAQ35. 流通池模块J12800-000系列如何进样?

于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


可以参考下图,如下放置方式,由底部进样品液,右侧进鞘液。


# PMT配件


FAQ29. CC228高压电源的纹波、调整率是如何测试?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


以CC228P-01Y为例,测试条件: 固定负载电阻:2.5MΩ±0.5%,输出测试端的输入阻抗:>75MΩ

1.纹波测试:①示波器带宽要求DC-20MHz,-3dB;②测试用连接电容0.1μF/2KV

2.输入调整率:Vcc 12±0.5V

3.负载调整率:输出测试端输入阻抗>1000MΩ条件下,空载与固定负载2.5MΩ相比



FAQ32. C8855-01计数模块中general output section如何使用?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


该接口为开集输出,通常在使用的时候需要外接上拉电阻,从而才能进行驱动其他器件。一般情况下,可以接74LS06或等同的驱动器,增大驱动能力从而驱动下一级器件。



FAQ33. CH297如果门控时间设置为100ms以下会有什么问题?


于杰(yujie@hamamatsu.com.cn)


一般建议设置门控时间为100ms以上,如果设置为100ms以下,需要注意上位机主频能够满足采集时间要求,防止造成丢值现象。






# 相关工程师


 

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