光电转换模块_关于光电倍增管（PMT）模块的选型与使用

01

PMT模块的选型

PMT不仅集成在模块中PMT裸管、分压电路和高压电源也根据信号输出的不同需要集成其他功能组件。根据信号输出的不同需要PMT信号输出类型的模块，滨松PMT可分为模块产品电流输出模块、电压输出模块和光子计数探测器。他们如下：

PS.滨松也提供了灰色框架中的各种产品/附件~可移到滨松中国官网了解

目前滨松有40多个系列，工程师整理了一个系列型号及基本参数参考表，有助于选型：

(点击查看大图)

滨松系列相同PMT在模块中，不同的产品型号将通过后缀来区分。这些后缀通常代表不同的含义。理解它们也有助于我们的产品选择。在这里，我们选择了最广泛使用的φ8端窗PMT模块，针对关键名词项，逐一深入解读。

滨松φ8 PMT模块命名规则

1 Settling time 是什么？

在PMT添加到模块中PMT高压会随着控制电压(通常是0.5-1.1V)的变化而变化；但这个过程是有一定延迟的，且根据PMT模块中分压电路的设计有长有短。

从调节控制电压到施加PMT高压达到设定电压-时间间隔称为Settling time，也就是说，稳定的时间，简而言之，就是PMT调整控制电压后能等多久？

在滨松PMT在模块模块彩页中Settling time一般来说，控制电压从 1.0V到 0.5V所对应的Settlingtime。如果控制电压的变化幅度较小，响应的Settling time也会相应变小。

2 什么是纹波噪声？

PMT除了模块PMT除裸管外，高压电源和分压电路至少集成。高压电源中使用的振荡电路(oscillation circuit)它会带来额外的微小电压抖动，然后添加PMT上的高压、PMT相应的抖动会出现在增益和最终输出信号上，即纹波(ripple，见图)。

滨松纹波现象带来的纹波噪声PMT模块彩页一般标注为Ripple noise(peak to peak)在特定的控制电压下，采用特定的读出参数测量的电压曲线中波峰与波谷的差值。

纹波噪声示意

为高压电源选择合适的电路设计可以大大降低纹波噪声。虽然纹波噪声不能完全消除，但目前已经商业化PMT在模块中，纹波噪声太小，无法考虑。如果在特定情况下确实需要降低纹波噪声，可以考虑以下两种方法：

(1)在模块信号输出后加入低通滤波器，过滤掉部分；

(2)提高控制电压——此时光电倍增管的增益和纹波的绝对值会增加，但增益增长会更快，所以纹波的影响可以实际减少。

3 PMT 电流输出和模块电压输出的区别？ 电压输出的PMT模块的Conversion factor是什么？

PMT最原始的输出信号是电流。与电流输出模块相比，电压输出PMT模块中有一个跨阻放大器(Current-Voltage ConversionAmp)将电流转换为电压(可以翻到上图)。相应的转换系数是conversion factor(或者称作Current-to-voltage conversion factor)。

另外，由于跨阻放大器本身有带宽，例如H10722和H10723采用不同的跨阻放大器，因此其输出信号的带宽也不同。

一般而言，电压输出模块和电流输出模块在使用中的优缺点如下：

4 插针式和导线式有什么区别？

插针式(下图左，如H10720，H11900)和导线(如下图所示H10721，H11901)两个光电倍增管模块没有本质区别。前者可直接插入电路板；后者安装更灵活。可根据实际使用环境和条件进行选择。

H10720和H10721外观

5 分析光谱响应参数

PMT模块的光谱响应范围主要由光阴极材料和窗材决定。

光阴极面的材料决定了PMT由于能量不足，更长波长的光子很难转化为光电子。

管壁材料(窗材)决定PMT波长下限的光谱响应。理论上，对于波长较短的光子，只要能轰击光阴极，就能产生光电子。PMT它是一种真空管结构，光子需要通过管壁才能到达光阴极。过短波长的光子会受到管壁的阻碍，因此管壁材料（窗材料）一般决定PMT波长下限的光谱响应。

光电倍增管工作示意图

波长范围一般在滨松样本数据中给出(如H10720-110的230-700nm)。下限代表管壁透光率曲线的拐点；上限是多碱材料灵敏度峰值的0.1%是双碱材料灵敏度峰值的1%。

6 更多关于功耗的分析

H1072X最吸引人的系列是其低功耗；H10720/H10721系列所需的电压(input voltage)甚至只有2.8-5.5V，电流也只是mA等级。这意味着3个普通的5号电池就足够了PMT模块电源H10720/H10721本身体积小，非常适合手持式设备。

H10720/H10721，H11900/H与功耗相关的11901系列参数

02

PMT模块的使用

根据实际应用中数据测量的要求，PMT模块的使用可分为以下三类。

1. 读取示波器PMT模块输出的模拟信号

2. 读出电脑PMT模块输出的模拟信号

3. 在计算机上读出光子计数结果

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编辑：滨小编

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