光电倍增管pmt的窗材和光阴极是两个非常关键的部件,光在被探测到之前,首先要经过这两个部件。光电倍增管pmt的窗材决定了短波长的透过率;光阴极,也就是内侧的感光层,负责光子变成电子,并影响长波长响应。

一、波长
光电倍增管pmt常用的窗材有4种,它们在紫外区域的透过率各不相同。首先说合成石英,可以穿透160nm以上波长的光,但是不能用于氦气环境,会漏气。然后是氟化镁(MgF₂),可以穿透115nm以上波长的光,适合用于深紫外光的探测,但是容易受潮,需要避免在高温高湿环境下使用。再然后是玻璃,比较常见,成本低,只能通过300nm以上的波段,短波截止较高。还有其他特定波段专用的窗材,这里就不作详细介绍了。

窗材的通光波段并不是越宽就越好。以氟化镁MgF₂为例,在紫外波段虽然透过率比较高,但是材料很娇贵,同时透过波长太多,可能让不需要的杂散光也进入光阴极,造成额外噪声。根据实际需求选1~2种常用窗材才是最佳策略。
因此,在电倍增管pmt选型时,首先要根据探测目标光的波长,筛选合适窗材的电倍增管pmt。
二、光阴极材料
光阴极是光电倍增管中最重要的一部分,负责把光子转换成电子,它的材料直接决定了暗电流大小(热电子发射)、检测波段的峰值波长、长波长的检测极限。

电倍增管pmt的光阴极材料,常见的有四种:双碱(Bi-alkali)、多碱(Multi-alkali)、GaAsP、InGaAs。双碱(Bi-alkali)的敏感波长范围为300-650nm,特点是峰值灵敏度高、适合可见光。多碱(Multi-alkali)的敏感波长范围为185-900nm,特点是覆盖紫外到近红外,通用性强。GaAsP的敏感波长范围为400-700nm,特点是峰值波长与双碱稍微不同,量子效率更高。InGaAs的敏感波长范围为185-1000nm,在近红外波段延伸最远,但整体灵敏度偏低,暗电流偏大。
随着检测波段的延伸,越靠近红外,光电倍增管的热电子发射也会随着增加,暗电流会逐渐增加,信噪比会发生劣化,所以我们一定是按照我们的峰值波长来选择合适的光阴极材料,再通过光阴极材料来筛选电倍增管pmt。
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