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光電倍增管（PMT）分壓器設(shè)計(jì)原理

分壓器的作用是給光電倍增管（PMT）的倍增級(jí)提供正確的分壓，使倍增級(jí)實(shí)現(xiàn)連續(xù)的倍增，從而進(jìn)行放大。所以分壓器的設(shè)計(jì)會(huì)影響光電倍增管的分辨率、線性和穩(wěn)定性。一般分壓器我們可以分為三個(gè)部分：前級(jí)（陰極和第一倍增級(jí)）、中間級(jí)、末級(jí)，每個(gè)部分對(duì)光電倍增管的影響各不相同。

對(duì)于不同的分壓器類型，根據(jù)需求不同，設(shè)計(jì)方法也不同。分壓器的類型大致可以分為：直流（DC）輸出型、脈沖信號(hào)型、高線性（大電流）輸出分壓器電路、減少震蕩分壓器、增益可調(diào)節(jié)分壓器等幾種。下面將這幾種類型分別進(jìn)行闡述。

一、直流（DC）輸出型

此種分壓器的設(shè)計(jì)，在光電倍增管（PMT）陽(yáng)極輸出電流比較小的時(shí)候，可以忽略后面倍增級(jí)的影響。但是當(dāng)入射光通量增大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致光電倍增管（PMT）后面幾級(jí)倍增級(jí)的電壓下降，導(dǎo)致前面電極間的電壓升高，所以此種分壓器的設(shè)計(jì)只適用于陽(yáng)極輸出電流較小的直流信號(hào)輸出中。

二、脈沖信號(hào)型

為了改善脈沖信號(hào)的線性，我們可以在末級(jí)倍增級(jí)上接上去耦電容，在脈沖期間，補(bǔ)充光電倍增管（PMT）的電荷，以抑制末級(jí)分壓器和陽(yáng)極之間的電壓下降，從而改善脈沖線性。

三、高線性（大電流）輸出分壓器電路

1、錐形分壓器

為了克服由于入射光過(guò)強(qiáng)，導(dǎo)致光電倍增管（PMT）末級(jí)分壓器空間電荷效應(yīng)的影響，我們可以使后面幾級(jí)分壓器的阻值變大，使用錐形的分壓設(shè)計(jì)，可以有效地提高陽(yáng)極輸出線性。

2、穩(wěn)壓管分壓器

可以在前級(jí)和末級(jí)之間使用齊納二極管來(lái)代替電阻，不管光電倍增管（PMT）陰極和陽(yáng)極之間所加多大的電壓，都能維持電極電壓的穩(wěn)定性，確保光電倍增管穩(wěn)定工作，并取得最大的輸出線性。

3、倍壓整流分壓器

可以在回路里串聯(lián)二極管，每個(gè)接點(diǎn)各串聯(lián)一個(gè)電容（倍壓整流）。這種兼有電源的分壓電路，具有高輸出線性外，還具有小型、低功耗的特性。

4、晶體管分壓器

在閃爍計(jì)數(shù)應(yīng)用中，當(dāng)光電倍增管（PMT）在高計(jì)數(shù)率的時(shí)候，常發(fā)生輸出線性的問(wèn)題，在這種場(chǎng)合中，可以使用晶體管來(lái)代替分壓器電阻，這時(shí)由分壓器電阻引起的輸出線性降低可以得到改善。

四、減少震蕩分壓器

在輸出上升時(shí)間為10納秒以下的快速脈沖時(shí)，我們?cè)谀┘?jí)分壓器接上阻尼電阻，可以減輕輸出波形的振蕩。阻尼電阻常用10到200 Ω左右的無(wú)感應(yīng)電阻，如果該阻值過(guò)大，將會(huì)引起時(shí)間響應(yīng)特性變壞，一般可以通過(guò)觀察實(shí)際波形來(lái)決定其必要的最小限度值。