1、中华人民共和国电子工业按荐性;ii弘;二数Standard test procedures for photomultiplier tubes for scintillation counting -_. 1 范围51/Z 9012. 87 IEC 462 (1 9亏.电一一本标唯适用于闪烁探测器和契色科夫探测器用的光电倍。2 日的制度闪悔、报测辑和契仑F斗夫探测器用光电倍增管的测试方法。咒;电倍增轩广泛地用于闪烁探甜器和契仑科夫探测器、电离辐射的探测手U析以及其他应用领域。对于这些用途，除需要测量光电倍增营的一般特性外，还雯补充测试多种特别重要的特性。这就需要制在标准的测试方法，使所有的制造
2、者和使日11吁吁这吨专门特性的测试都有相同的含义。这M叙述的i可烁探测器用光电倍增宵的蝴试方法，是对8J/Z9011加上薄片塑:抖闪烁体作为契仓闪光的重复颇率由放射掘的强度来控制，而闪光在时间上则是无姐的.这种光不能提供电触发信号来标记闪光的出d.闪烁体光体光源就是核辐射作用下的快速1塑料:司炼体，该j玛烁体闪光的下降时间将大于其上升时间.典型的上升时阔为4OOPS.而典型的下降时间约为1.5nsp 几个纳秒的嗜征性长尾巴.闪光的重复顿率由:放射源的强度来决定，而闪光在时间上则是无可之能提供电触发信号来标记闪光的出 e 在可实从而产生光腔内，对连续波光信号加上随时阔变化的强度当拢动频率与谐振腔
3、的谐振额事。/2L匹配时，各率为。/2L的强光脉冲，这理。为光速，L为.这种光相位拢动式将同相，酶的长度.He-Ne (68sn:n)、Ar(588nm和514.5nm)以及NdI YAG (1.06臼等激光器可以实现锁模oHe -Ne激光的弥冲宽度约为lns.A r 激光的脉冲宽度约为2.50pS，而NdI YAG系统的脉冲宽度约在1-50PS的范围内.NdYAG系统可以在得破堪的脉冲宽度，因而该系统对的高速时间测量最为有用。Nd I YAG系统的重复顿率通常在75-200.MHz的范型巾，对于某些光电倍增营的到茬，甚至75MHz的重复顿率也嫌太高.用快速电一光调制器以阻挡不的脉冲可在得钱i
4、昂的建复频率。这种系统可提供电触发信号来标记每个脉冲的* 10 * S丁/Z901287 一十一二-出现瞬1同采用非线性晶体对1.06m的辐射倍顿可获得532nm(绿汩的脉冲.这种皮秒比吨的发光强度很高(108个光子每脉冲)，因此可使GaP(Cs)倍增被如同光阴极那样产生光电发射。锁模撒光器可用来探测倍增极的表面块况，从绘出其空阔定时特性曲线。5. 3. 1 上升时间的a.光电倍增管上升时阅光电倍增智上升时阔(PRT)是用&函数光脉冲照射全阴极时，在瑜出脉冲波形前沿上幅度分别为10%和90%的两点之间的平均时阅问隔。这一参数用重复的b函数光源和取样示波器进行问且示波器的触发信号可从光电倍增营的
5、输出脉冲引出，因此可果用如闪烁体光的脉冲光慨。由于组成拥量系统的各个单元具有有限的上升时间，四此从示波器白色波形图研测得的上升时i回应当加以校正。光电倍增管上升时间通常按下列关系式计异ZPRT=，It(观测)Z一t(光源、J- t (分略器严-t 0 若It电倍增苦不5庭用同轴输出接插件，则在同轴电缆和管子的阳极输出端之明j传输部分JiZ待合制造者的规定。有关营盛的反射睐冲上升时阁也应加以说明。.单电子上升时间见图5) 啦电子上升时阅(SERT)是由产生于光阴撮，指单电子研引起的阳极脉冲上升时i目。视l革结电子上升i时i团时，要求:电电嘻-t曾管真，每足够的增益，才能在取样示搜寻言上观测单电子
6、事件a为使每个光始对1的平均产额选小于一个光电子，对称J中光费22进行衰减。光明极的暗发射也吁以用作怡电子源。若暗电流太小，则可以果用直流光来提高单电子发射:惑，女11图5研示。为了保证瑜出脉冲由当.电子激发，需要采用直流连续光。当唁电流或经过衰减的宣梳光)用作单电子源时，取梓示波器的触发信号应当从.日极输出抹忡引出，且宜采用信号浩取探头，只是其上升时i商应小于阳极株冲的上升时i南前者为后者的1/3或更11吵。电F旦分压器在梅县单电子上升时阁中也是边用的，它可以接某种方式进行组合，使其上升时阅小于100pS。带有内触发抽尖的fE迟线也是同佯有坡的。苦待到营子的单电子脉冲幅度分辩率大于200%左
7、击，则在调节示技器的触发1可FE平时将会遇到咱当大的遇难，而且还可能导致结庚的榄量结果。在哈出单电子上升可!同数据的同时，对所采用的仪器和方法也应加以钗述。5. 3. 2 下降时阔的拥下降时阔的测注按5.3. 1条喷述的方法进行。光电情增啻下降时i因是用6函数光脉冲照射全阴极付，在输出脉冲波形后沿上归度分别为90%和10%的雨点之间的平均时间!可隔a所用光摞的下降时间应当小于光电倍滑雪下降时销的1/3.?在电子下:锋a才阔的测量按上述单电子上升时间的测;重方法进行。5. L 5 搜越时间的捕量见图6)统.光E毡倍增管搜撞时问翻噎玩电传i曾?!?渡撞i时i可需要一个b函数光穗阳一台取样示技器，该
8、光源应具乎!在可!同上与闪;i斗步的标记输出惊冲。光电倍增告渡边时间是光人射到光阴极全照射)的喊叫与输ftie脉冲前沿上半幅度点的iild哗bJ两者之阔的时!可!同隔aj革当选格证忍电缆的长度，可使标记脉;rh相输也惊冲都置于尽搜器的盟示屏上，于在千古E担的节管在:在:时间可，认棚毒系纯中起迟时间。示波器上标id林;中和输出肺冯JJ了，!司的叮叮!可隔以:砖引锦如光明极之i司的光延迟(:Fe;驾/光速)来计算.电缆的延只i叮i目可用时间;:听、14;传饨剧毒。由于光电倍增营波毡!f才!因哺工作电压而改变，所以刊这注兰教据向于肌11制定。b.输入141元:主叶间边是括一尖1:Uf j认党阴极;在
9、t盘空第一i自增极i听需的时间。测:茸时需1罢一个凸挎12;拎SJXZ9012 87 一一-一函数光源。光电倍增管应这样放琶，使得在罔一光源f，第一倍增植和光明板都能受到光激发，因此，光惊Jllj_当具有一定的光谱，以使第一倍增极墙产生光电发射。首先测量光电倍增管渡越时闹，然后加锦压使光阴极截止，以期测量倍增器、撞撞时间和输出结构，渡毯时间的组合值，即可求得输入系统搜撞时阁。在计算输入系统夜战时!可时，应当考虑光阴被与第一倍增极之阅的光延迟见图6)。输入系统渡撞时l司在全阴极照射的条件下测定。光明极应如此可日帘里，使得电子倍增器结构中的电场不赞于改变其正常的工佑分布.通常10V的抑制偏压就足够
10、了.还必葫注意，除第一倍增被外，对其他研有表面的光电发射都应保证予以用制。c .倍增器撞撞时i国这是指一束电子离开第一倍增极的瞬i司与绕过倍增的电子束到达阳极的瞬阁两者之阔的时!回远迟。首先测道倍增器段;哇忖l目与输:Jj结购j噎越时间的组合值，然后减去输出结均1噎墙时间的1日I!最值，即可确定倍增器渡越时阁。d .输出结胸膛越时间这是f旨一束电子到达阳极的瞬i司与在输出接插件上输出林冲的半幅度点的出现瞬间两者之阔的时i肖远迟e输出结构穰越时问用时域反射计测定。若供接线的管座是外部输出结构的组成部分，则其在E迟时间应当阳光电倍增营的内部瑞出结均的遐思时闹一起加以说明。例如，输出结构渡越时间为1
11、.00ns，其中由管培和阔地电缆组件引起眈延迟时问为O.85ns。5. 3. 4 光阴极擅越时!回辈的翻光阴极搜跑时阔茬是指离开光明极中心的电子与离开光阴极指定宣径上某一规定远的电子之阔的;使墙时间的差值。它可用凸函数光源来测量，该;光耀应具有触立信号以标记冯光的出现瞬间。选择延迟线玩玩度旦使小光点照射光阴极的中心，可将触发标记脉冲和输出脉冲都显示在取咔示搜器上$然后使小光点照射指定直怪的商周七的某些规定点，并对这些点如同样的显示，于是可将相对于中心基准点的时间偏移表征为半径的西散.应该以半幅度点咋为时1J参考点。5. 3. 5 i度越时问分散的测量见图7和图8) 测量黯毡:时间分散是为了确定
12、光电倍增营的时间分辨能力。与骂他的时问测量不同，进行腹撞时间分散测量时费用时间一幅度变换器二TAC)来代替取梓示技器。这一ilti道:吾誓对有统计意义的大数目脉冲的分布进行记录。由于光电倍增过应具有统计性盾，这些脉冲在激发闪觉出现以后到达输出端的时间是变化的。光电倍增营的唯撞时间分散也称为光电倍增营的时间分辨率，可以用单个光电倍增营，也可以用一对光电倍增管进行测量。两忡测撞方法都在效，将在下面加以叙述。在进行这哩测量时，在许多方法可用来标志输出脉冲达到给定幅度的孀田，但以恒比定时的j法值得推荐，因为这种方法可以在宽广的林冲幅度远理内获得佳的走时性能。究是采用何种i商量方法(单管戎双管)应当加以
13、指明。在单，营时间传13i导S J /Z9012 87 分，嘴率测是时，从光源引出的触发信号将佑为时间一幅度变换器的开始信号，而从惶比定时强别器(CFTD)得到的光电倍增雪输出信号则作为停止信号。时间一幅度变换器输出的有统计意义的大数目脉冲主多道分析器分类，并以时间谱上的半峰值处的全在度亨NHM)作为时阔分辨率oFWHM至少应占有8道，并且在FWHM内的总计数至少应包含50000个事件.光源的固有时间分散及其触发出的分散均应不醒过待油管子搜越时阅分散的80%，且应捆在i说明.院当指明全阴怪暗射的时i阅分辨率。由于时间分辨率随着每个脉冲的光电子数的增加而改善，因此对每个脉冲的平均光电子数应当加以
14、说明.单光电子的时!因分辨率是特别有用的。光电倍增管对用镇个光电倍增营测量单电子时间分群率(SETR)时需要一个b函数光源见5.3条)、一个时阅一幅度变换嚣以及一台弥冲幅度分析器，该6函数应具有电触发信号以标记闪光的出现瞬阁。这种测量方法只有对单电子脉冲幅度分辨率为200%或更小的光电倍增啻才是正掏的。时，首先应当用一强衰减的直流(连续光，井在脉冲幅吏分析器上获得待测光电倍增彗i由单电子谱见图7)。其次。函放光源应当进行衰减，以使观察到的每个闪光研在生的光电子最大概率数等于10当用脉冲幅度分析器监测时，单光电子事件对双光电子事件的比值!在不小于100110这也意味着极大部分闪光将不产生光电子。
15、(纵然可以采用高电平现剖器来去除双电子事件)，然而现别器电平的节雯求恨严，因此最好不选播这个替代的方法)0 时!闯一幅度变换器应咳照制造者规定的程序校准.这种程序通常包括时基的校准，即当接入一己知准确数值的理迟电缆何为开始延迟线或停止延迟线时，记下大数目事件的时阅位移.时l固立于辨率分布曲线在FWHM内到总计数应至少包含50000个事件，并且FiNHM应至少占有8翩。光电倍增晋时间分辨率的第二种剧立1j法是用两个光电倍增管对着同一个6理数光源见5.3条。这种测量方法是使一个光电倍增管去触发时间一幅度变强酌开始端，而用另一个去触发时间一幅度变换器的停止端。值得注意的是，这种测量方法不需要从光源中
16、引出触友信号，因此契仑科夫光源或闪烁体光源都吁以采用。和单啻测量一样，时间兮辨率i施蔷每个脉冲的光电子数的增加币改善，因此对每个脉冲的光电子数必须加以说明。此外，对分布曲线的FVVHM应加以说街叫仪器也应加以叙述。仪器应搔照iLi造者规定的方法校准也见前面的讨论)0 斗14荣神光脉冲射率为10%的滤光r, I I LJ 示波器或光电倍增管脉冲幅度分析仪器当脉冲幅度比值对1011至一比值的偏离在10%时即得(a) 双掠冲法窑爆时管部线性电流/ / / / / / / _, 离10%最大线性电流一一-一一一一、亏. 所有的光电倍增管在线性范围内工作时将呈现直线关系工作电压的对数示波嚣或脉冲幅度分析
17、仪器光电倍增管口I调工作电压 (b) 对鼓作圈法1 腕抽圈度缉性拥试方握自铃15* SJ / Z 901 2 87 草草主立P峰锢 N峰-一一一一-一一一Z H和L位应接内主1.i主求得而不限于整数湛数值H-L;s R=100H-L)/P C%) 式中.R一-脉冲强度分辨率H一-FWHM眈较高空白色道数L一-FWHAf的较低点的道数P一一峰的道数与137C S等娥的发光二墩管产生的H 度分布illili-道数(电荷与脉冲峰宽f-ii-li嗨mil-!1li冲TFAL 时2* 16 铃SJ /Z 9012 87 100 羹革80 一悼1苦写E军E要60 !Lo 量自事玉兰总40 i段2( ()
18、单电子分辨率(FWHM)为60%L 丁1V2 Vl 。2 4 6 7 b 3 与光电子等效的脉冲噶厦第2个辛辛谷比PVRnuh-图8例如lGaP)稳定的高次级发射系数第一倍的光电倍增典型多电子分辨提17铃京开关脉冲发生器500 . 18 * S.T /Z 9 0 1 2 87 在昆驰装雹内的发光二被管饭性见制造者约说明- 50Q lKO 波冲发生器波形_. ._. 喝一2ns或更窄上升时间200ps制-HlV留4注;光二槛霄拍电路系统 、，-视司道强硬军ta/z.罩287 -事态i| 回=* 19 冀l毡j才L传20铃83/Z9012 87 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一
19、一10J .: 90% 一叫l:升时间时间半由李宽FWHM 一-.I Fi海DJIBJ 商思主在电子上升时问测试方，怪圈归LHNMWOMMVl叶出接插件管路阳极第一倍增极8 6 5 2 电子透镜唰f唔?远射式光阴极沦手柬电子束输出结构延迟时电子倍增器渡越时间时间入系.一一时间时阔的i黯试光电倍增搜光电倍增阁8isill * N f- * 脉冲发生串22骨S J /7. 901 S-. S函标记问-光电倍辅管-DTFC CFTD 比寇时-阮回国字峰宽FWHM 半峰宽FWHM 第二种测试方法甲一双管法因7黯越时i谭琦散捕滇方握圈-:DTFC CFTD rt分-S.T / Z 9 0 1 2 8 7 一一一一一舆暂的啦电子ItJt胃分布饺准军啦-18.5s遭-一 .飞 . - I :!Ui附w咱们4 ., 4 t l 酬.t4:I 掘工 .、 -0. 95ns. 半章. FWHM 60t 4 211制 。LI。k事160-140 120 1110 80 60 40 20 * 蜗也舷23 * 光电子时间分辨率图8
