多阳极光电倍增管（PMT）原理与特性参数_滨松光子学商贸(中国)有限公司

多阳极光电倍增管（PMT）原理与特性参数

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多阳极光电倍增管原理

传统的光电倍增管由于倍增通道只有一个，所有的电子在倍增后，都通过一个阳极进行探测，所以只能进行单点的探测。但是在一些特殊场合中，如果要实现多点同时探测，那我们可以使用多个光电倍增管拼接的方式进行探测，但是受到光电倍增管光阴极面积和形状的影响，探测点的分辨率受到很大的限制。比如，如果我们使用多个端窗型的光电倍增管进行拼接，实现线阵或者面阵的探测，就会遇到部分位置出现无法探测的情况，存在探测死区。这样对于一些特殊场合中的应用是不利的，比如在一些辐射成像和位置探测中。

图1 单个光电倍增管拼接式多阳极

多阳极型的光电倍增管，通过改进倍增级结构，改用金属通道倍增级就能进行多点的探测，阴极面激发的电子，通过特定的约束电场，进入垂直方向上的倍增级，在连续的倍增级中实现倍增，然后通过专属通道的阳极进行检出，就可以收集信号。多个金属通道进行拼接，就可以实现多点的探测，并且阴极面积可以做得更小，可以实现更高的分辨率，与此同时，由于采用的倍增级是薄型的，电极之间的间隔可以设计得非常狭窄，可以使得倍增级的长度缩小，结构更加紧凑。

图2 金属通道式的光电倍增管

图3 利用金属通道制成的线阵/面阵多阳极光电倍增管

多阳极光电倍增管特性参数

1. 暗电流

光电倍增管的暗电流主要来源于阴极面和倍增级面的热电子发射，但是多阳极由于使用金属通道式的倍增级，加上光阴极面积的缩小，单个通道的暗电流可以得到有效得降低。

2. 时间特性

传统的多级分离式地打拿级，由于倍增级之间的间距比较大，电子飞行的路程比较长，所以上升时间和整个电子渡越时间都比较长，但是多阳极模块由于采用金属通道式的倍增级，结构比较紧凑，电子飞行时间比较短，时间特性可以得到一个很大的改善。

3. 串扰特性

串扰特性是多阳极模块独有的特性，串扰是指当我们使用其中的某一个通道进行探测时，周围通道由于受到光串扰或者是电子串扰，引起周围通道也有信号输出的概率。其中，串扰与多个参数有关，一般来说，越远离探测通道的通道，串扰越低；同时，光源与阴极面之间的距离也会引起串扰的增加，一般距离越远，光束的发散范围越大，串扰也会响应的增加。

图4 串扰特性测试方法&光源与阴极面之间距离对串扰的影响

图5 16通道的串扰特性

但是在一些16通道和32通道的线阵型多阳极光电倍增管中，我们通过在每个阴极面之间内置黑色玻璃隔离面板并在每个阳极之间使用具有屏蔽功能的电极构造，可以有效地降低串扰。

图6 16通道低串扰型的串扰值

4.均匀特性

均匀特性也是多阳极模块独有的特性，均匀性是指当我们使用同一光源水平去测试每个通道的输出时，每个通道之间的输出差异。理论上，我们希望每个通道的输出都是一致的，但是由于倍增通道之间的增益离散性和串扰的影响，多个阳极之间的输出存在一定差异。

图7 线阵多阳极光电倍增管的阳极输出均匀性

图8 面阵多阳极光电倍增管的阳极输出均匀性

针对阳极均匀性的问题，目前滨松的多阳极模块产品中，部分型号支持单独通道增益可调节功能，我们可以单独地控制每个通道的增益，使他们输出的保持一致或者按照一定的输出比例输出。

（a）

（b）

图9 增益可调范例1（a）、范例2（b）

5.磁场特性

传统的光电倍增管由于整个阴极面和倍增级都是封装在玻璃管中，所以容易受到磁场的影响，但是多阳极光电倍增管，除了阴极面以外的其他部分都是被金属外壳给包裹的，所以磁场特性比较良好。

图10 外界磁场对多阳极光电倍增管的输出影响

	多阳极光电倍增管产品介绍
	滨松目前的多阳极光电倍增管种类比较多，但是根据阳极的排布方式，我们可以分为线阵型和面阵型的多阳极光电倍增管。本文详细介绍了该两类多阳极光电倍增管（PMT）的情况。

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