
【電】 photoemissive cell
【電】 photoelectric emission; photoemission
canal; duct; fistula; guarantee; meatus; pipe; tube; wind instrument
【化】 pipe; tube
【醫】 canal; canales; canalis; channel; duct; ductus; salpingo-; salpinx
syringo-; tuba; tube; tubi; tubing; tubo-; tubus; vas; vaso-; vessel
光電發射管(Photomultiplier Tube,簡稱 PMT)是一種利用外光電效應和二次電子發射效應,将微弱光信號轉換成電信號并實現高倍數放大的真空電子器件。其核心工作原理和結構特點如下:
光電轉換層(光陰極)
由铯銻(Cs-Sb)、铋銀氧铯(Bi-Ag-O-Cs)等低逸出功材料構成。當入射光子(hν)能量大于材料逸出功(φ)時,發生外光電效應,釋放光電子。滿足愛因斯坦光電方程:
$$E_k = h u - phi$$
其中 (E_k) 為光電子動能,(h u) 為光子能量。
電子倍增系統(打拿極鍊)
由多級二次電子發射電極(通常8-14級)組成。光電子經高壓電場(1-2 kV)加速撞擊首級打拿極,産生4-6倍二次電子,後續各級以指數級放大信號,總增益可達 (10 sim 10)。
陽極輸出
倍增後的電子流被陽極收集,形成可測電流脈沖,實現納秒級響應(典型響應時間2-20 ns)。
用于切倫科夫輻射探測(如歐洲核子研究中心CMS探測器),時間分辨率達100 ps(來源:CERN技術報告)。
PET(正電子發射斷層掃描)中γ光子探測的關鍵元件,靈敏度比半導體探測器高10倍(Radiology, vol. 295, 2020)。
單光子級靈敏度可實現千米級大氣成分分析(Optics Express, 2021)。
新型微通道闆型PMT(MCP-PMT)将傳統打拿極替換為微通道玻璃管,使器件厚度降至5 mm,響應速度提升至50 ps(Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, 2022)。
權威參考文獻
光電發射管是一種基于光電效應工作的電子器件,主要用于将光信號轉換為電信號。以下是其詳細解釋:
光電發射管的英文名稱為“photoemissive cell”,屬于天文學領域的專有名詞,但其應用不限于此。它通過光電效應原理,實現光能向電能的轉換,核心功能是探測和放大微弱光信號。
典型的光電發射管包含以下部分:
普通光電管僅有基礎的光電轉換功能,而光電發射管(尤其PMT)通過倍增結構實現更高靈敏度,適合極弱光探測。
如需進一步了解技術參數或具體型號,可參考天文學名詞資料或光電探測器專業文獻。
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