光电管(Phototubes)是基于光电效应制成的一类真空光电探测器,它区别于光电倍增管,没有电子倍增的过程,所以光电阴极释放的光电子直接通过阳极输出。由于没有倍增极,光电管在使用时,不需要提供高压,在低压下就可以工作,同时,相比于半导体器件,光敏面积也比较大,所以被广泛地应用在医疗检测和化学分析的场景下。
下面将详细介绍光电管的分类和特点,并对光电管的参数进行解析。
一,光电管的分类
目前滨松光电管根据响应的范围,主要划分为以下几种:
二,光电管的特点
1,光敏面积大
相比于半导体探测器,光电管具有较大的光敏面积,所以在光斑面积比较大的场合中,光电管的探测效率比较高。
2,高灵敏度
通过不同的阴极材料,光电管具有对不同波长的响应,目前滨松的光电管响应波段能覆盖115-1100 nm的波段范围,同时具有较高的灵敏度。
3,宽动态范围
光电管具有较宽的动态范围,输出电流能从几个皮安到几个微安,具有优良的线性信号输出,在一些光强动态范围高的场合中,光电管能表现出良好的线性。
4,温度稳定性
光电管的输出随环境温度的变化几乎没有波动,所以在一些温度变化比较大的场合中,光电管具有很好的温度稳定性。
三,光电管参数解析
1,光照灵敏度
光照灵敏度是指光电管阴极光电流(A)与入射光通量的比值(lm):光照灵敏度(A/lm)=( 光电流(A))/ ( 光通量(lx)) 当用色温为2856K、光通量为10-5-10-2的钨丝灯均匀的照射光电管阴极面时,R6800U-09的输出电流最小值为90微安,典型值为110微安。
2,暗电流与极间电容
暗电流是指在没有光入射时,光电管也能产生一定的电流信号,此时的电流定义为暗电流。R6800U-16在工作时,如果没有任何光进入,此时的暗电流最大为1皮安。
极间电容是指阳极和阴极之间的静电电容大小。R6800U-11的极间电容为3皮法。
3,阳极供电电压
供电电压是指阳极和阴极之间的电压。因为阴极通常接地,所以阳极供电电压等于阳极和接地之间的电位差。比如:R6800U-26的最大阳极供电电压是100 V。
4,光谱响应范围
光电管的光谱响应范围取决于光电管的窗材和阴极材料,不同的光窗决定了波长的检测下限,阴极材料决定检测波长上限。常见的光电管波长响应范围,如下图:
比如:R6800U-24的响应波长范围是115-200 nm,R6800U-14的响应波长是160-200 nm,其中这两个型号的阴极面是同一种材料,主要的差异在于窗材,-24是采用氟化镁作为窗材,而-14则是使用石英玻璃作为窗材。
5,峰值波长
不同的阴极材料有不同的波长响应,同一种阴极材料在不同的波长下输出灵敏度也存在一定的差异,我们把输出灵敏度最高的波长定义为峰值波长。比如:R6800U-24的峰值波长是130 nm,R6800U-14的峰值波长是165 nm。所以在选型时尽量选择和峰值波长接近的探测器,这样的探测效率会比较高。
6,辐射灵敏度
辐射灵敏度是指光电管阴极光电流(A)与入射光强度的比值(W): 辐射灵敏度(A/W)=(光电流(A))/(光功率(W)) R6800U-24在波长为122 nm的光照射下,当光功率为1 W时,输出的最小电流是2毫安,典型值为8毫安。
7,推荐工作电压
每个光电管都有推荐的工作电压值,随着工作电压的增加,光电管的使用寿命往往会缩短。提供的工作电源电压最大不能超过最大额定电压,可以延长使用寿命。同时如果电源电压过低,光电管可能会出现线性偏离的情况,也可能会出现滞后等不良现象。所以,在使用时,尽量在推荐的工作电压下工作。R6800U-01推荐的工作电压为15 V。
8,最大额定参数
光电管在出厂之前,规定了相关的工作参数,所以在操作时一定在规定的参数内使用光电管。如果在超过规定的参数下使用光电管,可能会引起光电管的异常。比如:光电管有最大供电的要求,R6800U-24的最大供电电压不能超过100 V,所以在供电时,不能施加超过最大供电电压的值,否则会引起光电管的损坏。
9,平均阴极电流密度
平均阴极电流密度指光电阴极在单位面积上输出的平均阴极电流大小。当整个阴极面被均匀照射时,R6800U-24阴极面单位面积上(cm2)输出的电流大小为0.5微安。
10,平均阴极电流
平均阴极电流是指阴极可以允许的平均电流。通常情况下,它是指30秒的阴极电流平均值。比如:当整个阴极面被均匀照射时,R6800U-24阴极面输出的平均电流大小为0.1微安。
11,阴极峰值电流
阴极峰值电流表示,当光电管阴极脉冲输出时允许的峰值电流。比如:R6800U-24的阴极峰值电流是1微安。
综上所述,光电管是一种没有倍增功能的真空光电探测器,这也是它与光电倍增管的最大区别。大家在选型的时候,注意根据项目的实际需求来选择,上面的光电管参数解析也可以更好的帮助大家选型。