姬广翔
【摘 要】光电子技术作为一门新兴的技术，经过多年的发展与研究，已经取得了极大地突破，在当前时期科技发展日新月异，光电子技术也得到了越来越广泛的应用。由于光电倍增管特有的暗电流、稳定性、时间响应以及脉冲线性等方面的性能，从而使其在众多的领域中得到了很好的运用，诸如，医学、航天、工业、高能物理等。本文就光电倍增管所具有的性能进行简要的介绍，并对目前的应用进展加以重点的介绍。
【关键词】光电倍增管 性能研究 应用研究 研究进展
光电倍增管的缩写为PMT，其是一种基于光电子发射、电子光学以及二次电子发射等理论，将微弱入射光转变为光电子同时得到一定倍增的一种高灵敏性的增益器件。对于光探测领域而言，光电倍增管拥有着独特超高的灵敏度，同时还拥有快速响应等众多技术优势。而光电子技术一定会发展成新的知识经济，以此在新技术领域产生更多的生产力。
1 光电倍增管具有的特性
第一，暗电流。光电倍增管即使在没有光入射的情况下，也有微弱电流流过。将其称为暗电流。作为微小电流、微弱光使用的光电倍增管，希望暗电流尽可能小。因热电子发射受到光阴极面的直接影响，因此使光电倍增管所具有的温度加以降低，可以有效地降低暗电流。但是用冷却法降低暗电流时，只能减到漏电电流的水平，并不是可以无限制的降低暗电流。
第二，时间特性。对时间分辨率有较高要求的试验，要求时间特性一定要好。一般上升时间被定义为输出脉冲高度值从10%达到90%的时间。下降时间则反之，输出从90%回到10%的时间。在响应时间测试过程中，上升时间和下降时间测试条件很苛刻。脉冲输出信号会发生波形失真的现象，容易引起误差。而渡越时间是指从入射光入射到光阴极面起，到输出脉冲出现为止的时间。
第三，稳定性。稳定性受到其自身特性、环境条件、光阴极面种类以及工作状态等众多因素所决定。造成光电倍增管出现输出不稳定现象的原因主要是光电倍增管内残余碱金属、残余气体、焊接不良、接触不良、跳火、结构松动以及极间放电等。北京滨松光子技术股份有限公司测试稳定性时，使用连续入射光，记录直流输出信号随时间的变化。一般，光电倍增管的稳定性在工作初期变化较大，随时间推移而稳定。因此应用时建议先将光电倍增管稳定（预热）30分钟后再进入工作状态。
第四，脉冲线性，光电倍增管所具有的一个非常重要的指标便是脉冲线性，出现空间电流、电压再分配、光电阴极所具有电阻率、信号电流导致的负载电阻出现负反馈等均会造成非线性状况的发生。如果正常合理使用时，多数的光电倍增管可以实现在较大范围内进行线性工作。诸如北京滨松光子技术股份有限公司CR364型号的光电倍增管，当其输出偏离2%时，脉冲线性可达100mA以上。可应用于高能物理方面的研究。
2 光电倍增管应用研究进展
人们对于光电倍增管已经研究了几十年，其应用的范围也较为广泛，如光学、自动化等领域。随着相关技术的进一步改革和发展，其生产工艺、设备、技术水平也会逐步随着更新，在参数上也得到不断提高。在此基础之上，还会出现很多具有特殊结构和功能的光电倍增管。
杨昆（2013年）[1]提到，多阳极倍增管是一类新型光电输出元器件，因其具有紧密空间构造、低噪声以及高增益等独特性能，使其在陣列探测器以及位置探测器中拥有着非常广泛的使用，特别是采取金属通道结构的倍增极结构之后，多阳极倍增管所具有的性能获得了极大的改善，每条输出存在的串扰不大于2%，已经实现大量的应用在阵列探测器中。日本HAMAMATSU研制的R5900系列的金属通道形式的倍增极结构是最为典型的器件，已经在国际上取得了非常广泛的应用。
买买提吐送·买买提明（2013年）[2]提到，任何生物都是一个发光源，只是由于不同生物发光的能力都相对较弱，人们肉眼通常都看不见，才会认为生物不会发光。一般光强在几百光子以下时，被人们称为是超微弱光。生物体所发出超微弱光的光强都是恒定不变的，如果光强发生了变化，则说明生物体发生了病变。因此，在医学领域研究通过利用光电倍增管制作探测光强的仪器，并利用生物体的这种特性来测试生物体是否发生了病变。所制作出来的这种仪器通常都会将设备前端制作成一个暗室的形式，这主要是因为生物体所发出的光较为微弱。
表面污染监测仪包含全身α、β表面污染监测仪（C2门）、手足α、β表面污染监测仪和便携式α、β表面污染测量仪。之前该类产品采用的探测器为流气式正比计数器，相比于闪烁计数器，其优点是无本底。但由于需要充气，需要携带储存工作气体的钢瓶，进而对仪器工作寿命和便携性带来了不足。现在表面污染监测仪逐渐采用闪烁计数法，通过光电倍增管和复合闪烁体（塑料闪烁体+ZnS（Ag））来对监测对象表面α、β进行计数，进而实现表面污染检测。
北京滨松光子技术股份有限公司研制的小型端窗双碱光电倍增管CR332型光电倍增管，采用环形聚焦+直线聚焦结构（Circular and Linear-focused ，C+L），这个结构兼具了环形聚焦结构的紧凑与直线聚焦良好的线性特性，并且迎合市场小尺寸便携式表面沾污仪的需求。受到市场的一致好评。CR332型光电倍增管具有高增益、高信噪比、高稳定性、时间响应快、低本底、能量分辨率好等诸多特性集于一身，主要应用于核辐射测量、液位监测、核素识别、手脚表面沾污仪、体外诊断等。
3 结语
综上所述，光电倍增管作为诸多领域研究的重要探测工具，诸如分析化学、天文学、分子物理学、医学成像以及高能物理学等。随着今后科技的不断进步，光电倍增管能够应用的领域也将不断地扩大，而其对科技进步有着极大的推动作用。
参考文献：
[1]Photomultiplier Tubes. HAMAMATSU （2015）.
[2]杨昆，刘新新，李晓苇.基于硅光电倍增管探测器的小动物正电子发射断层成像装置的研究进展[J].山东医药，2013，06（13）：95-96+98.
[3]买买提吐送·买买提明.光电倍增管在磷酸液声致发光实验中的应用[J].应用声学，2013，04（04）：325-331.
[4]周荣楣.光电发射、次级电子发射与光电倍增管[M].成都：电子科技大学出版社，2015，04第一版.
