[发明专利]一种大面积PMT的光耦合扫描测试装置和方法

说明书

本发明公开一种大面积PMT的光耦合扫描测试装置和方法，装置主要用于对PMT的均匀性进行扫描测试，包括旋转平台以及光耦合装置；PMT可转动地安装于旋转平台上，旋转平台能驱动PMT旋转；光耦合装置包括一光源、多个导光件、一导光架及一驱动装置，各导光件的接收端通过光接头固定于导光架；驱动装置驱动导光架或光源移动，以带动光源可选择性光连接各导光件的接收端；各导光件的输出端安装有光接头，各输出端光接头顺PMT的表面间隔布置，输出端光接头顺一第一周面方向排布，PMT旋转中，PMT外表面顺一第二周面方向旋转，第一周面方向与第二周面方向相交；且多个导光件出光方向对齐PMT的表面法线。尤其适用于大面积的PMT的扫描测试。

技术领域

本发明总体来说涉及光电器件的扫描测试技术，具体而言，涉及一种成本低且性能稳定的大面积PMT的光耦合扫描测试装置和方法。

背景技术

在核电子学与核探测器领域，进行高能物理实验、核电子学与核探测器研制过程中，会使用大量的大型光电器件，例如大面积光电倍增管(简称PMT)。虽然对于小型的光电倍增管，由于其有效面积有限，在使用中一般不考虑其有效面积的均匀性。但是很多测试表明，无论是平面的光阴极还是球面的光阴极，由于没有采用转移阴极系统进行光阴极的制备，所以其光阴极的均匀性，受到锑球排布位置和光阴极制备工艺的限制，不可能做得非常均匀。由此，光阴极的均匀性也是衡量评价光阴极性能好坏的一个关键参数。

现有技术中，对于小面积的球型端窗的光电倍增管PMT，其表面均匀性的扫描测试，可以通过简单三维旋转扫描平台来实现。如图1A及图1B所示，图1A及图1B为现有技术中的PMT扫描测试装置的示意图。可以将光源61固定在立架上，通过两个旋转台控制被测PMT进行旋转，测试得到其均匀性。具体做法如下：

例如先将一个8吋的PMT水平安装固定到一个竖直旋转平台62上，通过这个竖直旋转台62实现PMT绕一水平轴线的转动，可以实现被测PMT围绕其中心轴实现纬线圈的旋转，对应于基本不动的光源，可以做到同一纬线圈内不同点的线扫面测试。即这个旋转台62每旋转一个角度后停止，等光源驱动PMT发生光电转换后产生光电信号，然后通过相关的电子学系统获取电脉冲信号，完成单点测试。PMT在旋转台的控制下旋转一周，完成单一纬线的数据扫描测试。

将上述PMT和这个竖直旋转台62，再整体安装到一个水平旋转台63，该水平旋转台63围绕一垂向轴线旋转，可通过水平旋转台63带动竖直旋转台62和被测的PMT围绕垂向轴线转动一个角度，使被测PMT对应这个固定不变的光源的位置发生变化，而光源61照射到被测PMT上的具体纬度发生变化，由此光源61照射另外一个纬度，进而通过旋转竖直旋转台62，完成这个纬度线圈对应的纬线扫描测试。

重复上述步骤，可以实现对8吋球形样管的均匀性扫描，其扫描测试的结果如图2A及图2B所示。

而对于小型平面端窗的光电倍增管PMT，其表面均匀性的扫描测试，可以通过简单的二维扫描平台来实现。通过X轴(水平轴线)和Y轴(垂直轴线)两维平动，来实现对平面均匀性的扫描测试。可以是固定光源，平动待测PMT样管；也可以是固定待测样管，平动光源，进行扫描可得出测试结果如图2C所示。

若该光电倍增管表面曲率半径与此处表面到水平旋转台63轴心的距离不同(通常是不同的)，竖直旋转台62转动而进行纬度位置变化时，将会导致光源61到PMT表面的距离和入光角度不同，这需要手动调整光源61的位置与角度，通常是拆装后再重新安装，之后再通过精确测量进行定位。而这种操作难免出现距离和入光角的误差，由于是高精度的光电倍增管，测试光线可能会控制在单光子级，这种误差将导致各纬度测试数据依据的条件有实质区别，将直接影响光阴极的均匀性判读。

并且，对于更大面积的大型球形或者椭球形PMT，由于其质量和体积较大，使得使用如图1A、图1B所示方案扫描测试此款大面积均匀性的可能性较低。不但待测样管质量较大，其大体积对应的大体积的安装平台和配重，将会超出一般旋转平台的承重条件，使得旋转平台不能正常工作或者被损坏。