2019-02-05 19:45:15
小青菜哥哥
碼齡3年
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光電倍增管的類型有很多，按照倍增級的排列和工作方式不同，光電倍增管可以分為以下幾種：
1， 直線聚焦型
倍增級呈瓦片形，沿直線排列，各級之間都有聚焦電場。其特點是渡越時間分散小，時間、能量分辨好。如下圖所示：
2， 環狀聚焦型
倍增級也是瓦片形，但排列成環形，各級之間有很強的聚焦電極。由於排列緊湊，電子渡越距離短，所以渡越時間小。如下圖所示：
3， 百葉窗非聚焦型
倍增級由窄長的薄片排列成百葉窗樣子，倍增級前裝有屏蔽網以阻止電子返回到發射電子的前壹倍增級上。由於級間沒有聚焦作用，所以電子的渡越時間及其分散都較大。其優點是暗電流小，輸出電流大，對外磁場不靈敏，能量分辨率好。
4， 盒式非聚焦型
倍增級像壹個盒子，其時間和能量特性都較差，但結構簡單，易於制造，主要用於壹般的計數測量。
5， 微通道板(MCP)
通道電子倍增器分為單通道電子倍增器和多通道電子倍增器，後者又叫微通道板(MCP)。MCP除了因通道多而制造方法與單通道電子倍增器有所差異外，兩者工作原理相似。
單通道電子倍增器是由長度遠大於直徑的空心管道構成，通道內表面的電阻約為109~1011Ω，二次電子發射系數δ≥3.當兩端加高壓後，形成連續的倍增級。帶電粒子或輻射進入倍增器的低電位端，與管內表面碰撞而放出二次電子，這樣的倍增過程沿整個通道不斷重復，最後從高電位輸出的是大大倍增了的電子束。如下圖所示：
MCP是在單通道電子倍增器的基礎上發展起來的壹種多通道電子倍增器。由於通道電子倍增器的增益僅與通道長度與直徑之比有關，所以可以把倍增器縮小到工藝所能達到的程度，即為微通道。大量的微通道組合在壹起就做成了微通道板。典型的微通道直徑可達15微米。如下圖所示為其結構簡圖：
微通道板具有結構簡單、尺寸小、增益高、時間響應快和空間分辨率高等特點，兼具轉換和放大功能，因而得到廣泛的應用。
微通道板前面加壹塊光陰極板，便可以做成光電倍增器。這種光電倍增器與分立倍增級的光電倍增管相比，在增益和能量分辨率方面沒有改進。但是由於微通道板中電子路徑比普通光電倍增管短很多，而場強又大得多，因而其時間性能非常好。另外壹個顯著優點就是對周圍磁場不敏感。如下圖所示為外部電路設計圖：
6， 細網型
細網型光電倍增管均勻性非常好，倍增級間距很短，可以縮短整個管子的長度，又是平行電場，采用十字絲網的陽極，具有位置探測功能。其結果如下圖所示：
這種管子壹般是用電荷分配法計算粒子入射中心來進行位置測量，主要用於與閃爍體組合的閃爍成像，如核醫學診斷的γ相機、正電子斷層掃描(PET)等。其十字絲網陽極取出信號進行位置計算的結構圖如下圖所示：
7， 半導體光電器件
1） 光二極管(photodiode，簡稱PD)是常用的半導體光電器件，普遍采用矽材料。
2） 雪崩型光二極管(avalanchephoto diode，簡稱APD)加有較高的偏壓，載流子在強電場中加速並與半導體內部原子碰撞，擊出新的電子空穴對，發生電子雪崩效應，導致信號放大。
3） 電荷耦合器件(chargecoupled device，簡稱CCD)在矽片上集成很多MOS單元，有極好的位置分辨，但光靈敏度較低，通常需要與光增強器聯合使用。
4） 矽光電倍增管(siliconphotomultiplier,簡稱SiPM)是上世紀九十年代末出現的壹種全新的高靈敏度矽光電探測器，這種探測器主要是由工作在蓋革模式下的APD陣列構成，與傳統光電倍增管相比，具有靈敏度高，增益大（106以上），壹致性好，尺寸小，不受電磁場，工作電壓低等眾多優點。
參考文獻：
[1]原子核物理實驗方法
[2]粒子探測技術及數據獲取
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