[发明专利]一种自适应扩展光电倍增管动态范围的方法

摘要

为解决目前通用型光电倍增管由于电子倍增以及传输过程中电子总数过大，而制约光电倍增管动态范围的问题，本发明提供一种自适应扩展光电倍增管动态范围的方法。本发明根据探测光强度自适应调整进入到电子倍增系统的电子数目，使得电子倍增系统处于线性输出工作状态，因此扩大了光电倍增管对于探测光强的动态范围，其范围可以提升原来数值的10倍以上。

主权项

1.一种自适应扩展光电倍增管动态范围的方法，所述光电倍增管包括真空容器、依次设置在真空容器内的光电阴极、聚焦电极、电子倍增系统和阳极；其特征在于，包括以下步骤：1)在所述聚焦电极与电子倍增系统之间设置漂移电极和调制电极，漂移电极、调制电极、电子倍增系统和阳极的中心共轴；并在所述真空容器外设置响应时间小于3ns的调制电压产生模块，调制电压产生模块与调制电极相连；所述漂移电极与光电阴极之间的电压差、漂移电极与光电阴极之间的距离以及电子渡越时间满足以下关系：其中：L_p为漂移电极与光电阴极之间的距离，V₀为电子在光电阴极处沿光电阴极表面法向方向的运动速度，U_p‑c为漂移电极与光电阴极之间电势差的绝对值，t_p为电子渡越时间；电子渡越时间是指电子束从聚焦电极运动至漂移电极所用的时间；漂移电极与调制电极之间的距离L_t由下述公式确定：其中：V为电子运动至漂移电极时的沿阴极法线方向的运动速度，U_t为调制电极稳态工作电压与调制电压产生模块产生的调制电压的线性叠加值，U_p为漂移电极的电压值，t_t为电子运动速度降为0时所需的时间；调制电极与电子倍增系统之间的距离为0.1‑2mm，调制电极与电子倍增系统之间的电压差为100‑1000V；2)利用响应时间小于1ns的快响应光电探测器探测目标光信号强度，并输出探测结果至调制电压产生模块；3)调制电压产生模块接收快响应光电探测器的探测结果，并将所述探测结果的信号幅值与阈值响应电压进行比较，若探测结果的信号幅值大于等于阈值响应电压，则调制电压产生模块向所述调制电极施加相应幅值的调制电压，从而调整进入电子倍增系统的电子数目，使电子倍增系统工作于线性倍增区；若探测结果的信号幅值小于阈值响应电压，则调制电压产生模块不产生调制电压，信号电子束全部进入电子倍增系统进行倍增输出。