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红外发射管
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光敏电阻
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  AD111 PMT光電倍增管   TL光电倍增管模块 ET光电倍增管 HAMAMATSU滨松光电倍增管PMT PK光电倍增管

光电探测器

提供一系列光电探测器产品,能够探测整个紫外、可见、近红外、红外以及太赫兹光谱区域内的光源。根据所选择的传感器可以测量不同参数,如强度、功率、强度分布、波前形状、能量和波长。

 

光电倍增管


  光电倍增管

 
PMM01 and PMM02 Accessories
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每套包含PMT模块,SM1RR定位环AS4M8E 8-32转M4的螺纹接头,连接器电缆,电源.
Spectral Response Curve

特性

  • 两种光谱范围可选:280–630纳米或280–850纳米
  • 端窗式光电倍增管结构
  • 静电和磁屏蔽
  • 转换增益:阳极电流1伏/微安
  • 环形倍增电极构造
  • 外壳有SM1(1.035英寸-40)螺纹
  • 外壳有4个螺纹孔,用于ER系列笼式支杆
  • 三种接杆安装的方式可选
  • 附带电源,包含120和230伏插头适配器
  • SMA输出
  • 无需高压供电
  • 倍增管控制电压需要0-1.25伏直流可变电源(不包括)

Thorlabs提供两种光电倍增管模块,结合了一个带封装的端窗式光电倍增管(PMT),以及高增益、直流耦合的跨阻抗放大器:PMM01的光谱范围为280 – 630纳米,PMM02的为280 – 850纳米。PMM01具有一个半透明的双碱阴极,与PMM02(点击规格标签了解详细信息)相比,它的增益和量子效率(λ< 500纳米)更高,而暗电流更低,只是适用的光谱范围较窄。由于双碱电极的灵敏度与大多数常用的闪烁体材料匹配,它们在闪烁光探测方面具有广泛应用。相比之下,PMM02具有半透明的多碱(S20型)光电阴极,具有更宽的光谱范围,量子效率在λ> 500纳米时更高。多碱光电阴极常用于宽带分光光度计和光子计数。

Thorlabs的PMT模块具有内置高压电路,消除了PMT运行时对外部高压电源的需要。通过在PMT模块中加入高压电路,Thorlabs的PMT不仅降低设备的成本和体积,还避免了触电的风险。此外,该PMT模块由±12伏直流电源(包括120伏和230伏插头适配器)供电。管内电压由0-1.25伏的可变直流电源控制,该电源需要单独采购。

两种模块都配备有3个8-32螺纹,可在不同方向安装接杆。附带1个兼容公制的AS4M8E(8-32至M4)转接件。此外,在该模块的正面有4个4-40螺纹孔,使其与我们的30毫米笼式系统(点击笼式兼容性标签了解更多信息)兼容。这些部件与PMT孔径上的保护盖一起发货。卸下保护盖,该模块的SM1内螺纹与我们一系列的SM1透镜套管兼容,方便安装成像光学元件和滤光片,并对准PMT光电阴极的中心。此外,使用透镜套筒可阻当杂散光和散射光,这对探测弱光或噪声信号非常有利。

Item # PMM01 PMM02
Photocathode Type Bialkali Multialkali (S20)
Photocathode Geometry Head-On
Dynode Chain Orientation Circular
Photocathode Active Diameter 22 mm
Wavelength Range 280 - 630 nm 280 - 850 nm
Gain (Max) 7.1 × 106 3.1 × 106
Peak Responsivity (Max) 86 mA/W 67 mA/W
Quantum Efficiency at Peak (Typ.) 28% at 400 nm 21% at 420 nm
Transimpediance Gain Hi-Z: 1 x 106 V/A
50 Ω: 5 x 105 V/A
Dark Current (@ 20oC) 0.3-3 nA 0.5-5 nA
Dark Count Rate (@ 20oC) 100 s-1 3000 s-1
Bandwidth (6 dB)a 0-20 kHz
Amplifier Noise (Typ.) 2 mV RMS
Amplifier Offset (Typ.) 1 mV
Output Rise and Fall Times 15 µs
Output Impedance 50 Ω
Output Signalb 0-10 V (unterminated)
0-5 V (terminated into 50 Ω)
Power Input +12 V (+12 to +15): 40 mA
-12 V (-12 to -15): 10 mA
Anode Current (Max) 100 μA
Tube Voltage (Anode to Cathode)c 0 to -1250 V
Tube Voltage Controld 0 to 1.25 V
HV Control Sensitivity -1000 V/V
Warm Up Time 小于10 s 
Output Connector SMA
General
Module Dimensions 3.66" x 1.6" x 2.46"
(92.9 mm x 40.6 mm x 62.5 mm)
Operating Temperature 5 to 55°C
Storage Temperature -40 to 55°C
Mounting Holes 8-32 (M4 on -EC version)
Weight (Power Supply) 1.1 kg (2.42 lbs)
Weight (PMT) 0.2 kg (0.5 lbs)
Window Characteristics
Material Borosilicate
Type Plano-Concave
Refractive Index 1.49
Potassium (K) 300 ppm
Thorium (Th) 250 ppm
Uranium (U) 100 ppm

a 输出信号电平增加则带宽减小。
b 输出信号应低于最大输出电压以避免饱和。如有必要请使用ND滤光片
c 若超过最大阳极电流,PMT将被损坏。
d 管电压(穿过倍增器电极管链从阴极到阳极)= -1000 x管电压控制,可变(0–1.25伏直流,小于1毫安)。不包括套管控制电源。

Frequency Response of PMT
Spectral Response for PMTs

为您的应用选择光电倍增管

介绍
自从1940年代早期开发出第一个商用光电倍增管(PMT)以来,它仍是要求快速响应时间和高灵敏度的实验所选用的探测器。如今,PMT是许多领域研究的主要工具,包括分析化学、粒子物理学、医学成像、工业过程控制、天文学以及原子和分子物理学。该教程为介绍材料,内容包括操作原理,以及为特定应用选择PMT时所要考虑的关键技术参数。

基本工作原理
光电倍增管(PMT)是灵敏的高增益设备,它的输出电流与入射光成正比。PMT在一根玻璃真空套管内安放了光电发射材料,称为光电阴极;8-14个二次发射电极,称为打拿极;和一个收集电极,称为阳极。如果一个能量足够高(如比光电阴极材料的结合能更高)的光子入射到光电阴极,它就会被吸收,根据光电效应释放出一个电子。因为第一个打拿极保持高于阴极的电势(这样在二者之间产生一个电势差),发射出的电子会加速撞向打拿极,同时释放出二次电子。通常在该过程中有3-5个二次电子释放出。这里面的每个电子随后又会被加速撞向第二个打拿极,同时也释放出3-5个电子。该过程会在整个打拿极链中继续,产生3-5倍的电子增益。通常每个打拿极维持比前一个高100-200伏的电势。在打拿极链的末端,电子被阳极收集,并输出电流脉冲。然而,该电流通常需要转换为电压才能读出;最简单的方法是在阳极与地电位之间连接一个低的负载电阻。Thorlabs提供的两种PMT使用一个跨阻抗放大器(TIA),将纳安或微安的阳极输出电流分别转换为毫伏或伏特范围的电压。

例如,若PMT由8个打拿极组成(如下图所示),且每个电子可产生4个二次电子,在通过该打拿极链之后,总的电流放大将为48 ≈ 66000倍。该例子中每个光电子在阳极产生Q = 48e的电荷雪崩。相应的电压脉冲为V = Q/C = 48e /C,C是阳极的电容(包括连线)。假设电容为5皮法,则输出电压脉冲将为2.1毫伏。

PMT dynode chain figure

光谱响应
当为特定应用选择PMT时,光电阴极材料要与应用相匹配。通常长波截止波长取决于光电阴极,而短波截止波长取决于窗口材料。PMT用于从深紫外到红外的波长范围。然而,由于光电阴极将入射光子转化为电子,其感兴趣波长的转换效率极其重要。有各种不同的材料供光电阴极使用,每种的功函数不同,适用的光谱范围也不同。

量子效率(QE)是一个指标,它通常表示为百分比,且与PMT将入射光子转换为可探测的电子的能力相关。例如,QE的值为20%意味着每5个撞击到光电阴极的光子产生1个光电子。对于光子计数,要求高QE的PMT。由于QE取决于波长,因此选择在使用波长范围内量子效率最高的PMT很重要。请注意, 电磁光谱可见部分的光电阴极QE值通常小于30%。

用下面的公式从光谱响应曲线(参见图标签查看PMM01和PMM02的光谱响应曲线)可快速计算PMT的QE。

Quantum Efficiency Equation

S是辐射灵敏度,单位是安/瓦,λ是波长,单位是纳米。

几何外形
PMT主要有两种不同的外形:端窗型(即光电阴极置于真空管的一端)和侧窗型(即光电阴极置于真空管的侧壁)。端窗型PMT具有半透明光电阴极,其特点是具有大的收集面,较好的空间一致性,在蓝光和绿光范围的性能较好。对于要求宽光谱响应的应用,如光谱学,端窗型结构较为合适。相比之下,侧窗型PMT的光电阴极不透明,更适合紫外和红外范围应用,这种结构比端窗型结构便宜,在光谱仪和要求有效的光学耦合和高QE(如闪烁计数)方面应用广泛。

8-14个二次发射电极(即打拿极)通常按照两种结构(即直线形和圆形)中的一种排列。由于快速的时间响应,良好的时间分辨率,以优异的脉冲线性,直线形打拿极阵列(如上图所示的一个)较为常用。所有的侧窗型PMT和部分端窗型PMT采用圆形笼式阵列,这种结构比较紧凑,且响应时间快。

增益
PMT是独特的,这是因为它能将光电阴极产生的非常微弱的信号放大到可探测的水平(超过读出电路的噪声)而没有引入大量噪声。在PMT里,由打拿极产生这样的放大(被称为增益)。增益高度依赖于所用的电压。在厂商的推荐电压以上,PMT可以正常运转,产生的增益为规格的10-100倍;若阳极电流保持在额定值以下,通常对PMT不会有不利的影响。Thorlabs提供的两种PMT结合端窗型光电阴极的外形和笼式圆形打拿极链。

暗电流
理想情况下,光电阴极产生的所有信号都应是由入射到管上的光电流产生的。但事实上,无论是否有光PMT都会产生电流,在没有光的情况下产生的信号就是暗电流,它会有效降低PMT的信噪比。暗电流主要是由光电阴极和前几个打拿极的热电子发射引起的,宇宙射线和放射性衰减的影响非常小。通常,设计用于光谱红光带的倍增管产生的暗电流比其他倍增管大,这是由于红光敏感光电阴极的结合能较低。假设最初的暗电流是由光电阴极的热电子发射产生,则暗电流计数率由下式给出

Dark Counts Equation

由于热电子发射高度依赖光电阴极的温度和功函数,降低PMT的温度可大大减小暗电流。购买带有热电冷却器的PMT,并用它将PMT的温度由20oC降到0oC,暗电流将减小约10倍。使用热电冷却器时,请注意避免窗口的冷凝,因为水分会减少入射到光电阴极的光的量。此外,应避免过冷,由于阳极薄膜的电阻与温度成反比,降温实际上有不利影响,包括信号减弱或阳极电压降低。

上升时间
对于要求高时间分辨率的实验,上升时间必须短。阳极脉冲上升时间是PMT最常见的时间响应特性,它被规定为当光电阴极被完全照明时,PMT输出从峰值幅度的10%上升到90%所用的时间。典型的阳极上升时间范围从0.5至20纳秒。最终,脉冲上升时间由不同电子的渡越时间分布决定的。这些时间的不同有几个原因。首先,由于二次电子是从打拿极材料的不同深度发出,所以初速度不同。一些电子在离开打拿极时没有初始能量,而另一些电子的初始能量不为零;因此,后者到达下一个打拿极的时间更短。除了电子的初速度不同之外,电子路径长度的不同会产生渡越时间的不同。由于这些影响,阴极脉冲的上升时间会随电压的升高而降低,与V-1/2成比例。

其他考虑因素
有几个其他的重要考虑因素。首先,在选择与PMT一起工作的电子产品时要小心。阴极和阳极间高压的微小变化都会极大地改变输出。其次,实验室的环境也会影响PMT的性能。温度和湿度的改变,以及振动的有无都对PMT的运行有负面影响。最后,外壳也很重要,它不但保护倍增管免受外来光的影响,也减小外部磁场的影响。几个高斯的磁场就能大大减小增益,但用高磁导率材料制造磁屏蔽可有最小化不利影响。

PMM01 Application Shot with Cage System

笼式和透镜套管兼容性

PMM01和PMM02光电倍增管模块最大的优点之一是它们与笼式共轴系统,接杆和透镜套管兼容,因此提供大量安装选项。在右边的照片中,PMM01首先用外壳模块上的3个#8-32螺纹孔中的1个连接到TR 系列接杆 。接着,使用1/2英寸长SM1透镜套管(产品编号# SM1L05)将长通滤波片固定就位,这样通过SM1兼容螺纹可将其方便连接到PMT外壳上。使用透镜套管,滤光片可快速改变,并且不会有粘合剂残留在外壳上,还可避免使用绝缘带来固定滤光片。最后,使用SM1螺纹30毫米笼板(产品编号# CP02)将已安装的消色差胶合透镜固定就位,然后用4根笼式支杆(产品编号# ER3)将其连接到PMT模块。使用笼式共轴系统可确保透镜、滤光片和PMT都对准光轴。作为一个系统,这样的设置确保光源的光(如细胞的荧光或激光束的光)成像到PMT上,而是用长通滤波片消除有害光。

或者如果考虑杂散光的影响,可选用更长的透镜套管盖住透镜和滤光片。在这种情况下,选择一块未安装的透镜,用两个SM1卡环(产品编号# SM1RR)将其固定就位。这种设置可防止有害光到达探测器上,且必要时仍可方便地改变滤光片和/或透镜。

光电倍增管模块接头

电源接头

HiRose

HiRose

Pin Assignment
1 + 12 V to + 15 V
2 - 12 V to - 15 V
3 0 V
4 0 V
5 No Connection
6 Control Input

输出信号

SMA 母头

 

 

SMA Female

0 - 5 V (50Ω) or 0 - 10 V (高阻抗)

 


电源/控制接线头

电源接头

3-引脚 Lumberg RKMC-3

3-Pin Lumberg

Pin Assignment
1 + 12 V to + 15 V
2a GND
3 - 12 V to - 15 V
  • 图上未标出

控制接头

2.5毫米单声道耳机插口

 
+1 数量 文档 产品型号 - 公制/英制 单价 现货 / 发货日
 
PMM01 Support Documentation
PMM01 放大光电倍增管,高增益,低暗电流,280-630纳米
¥18,497.97
2 Weeks
PMM02 Support Documentation
PMM02 放大光电倍增管,280-850纳米
¥21,128.01
2 Weeks

光电倍增管模块


  光电倍增管模块

 
Application
点击查看详情
将一个PMTSS2双通道光电倍增管模块安装到一个PMTSS-SCM单通道附加模块上,创建一个三通道PMT探测系统。

特性

  • 极其适合用于激光扫描显微应用
  • 兼容Thorlabs公司的激光扫描必备套件
  • 光电倍增管模块可以扩展到最多8个通道
  • 附带双通道模块
  • 我们还提供单体多碱光电倍增管
  • 宽带光谱响应:185 - 900纳米

双通道(PMTSS2)和单通道附加(PMTSS-SCM) 光电倍增管
Thorlabs公司的光电倍增管(PMT)模块设计使成像系统,如我们的激光扫描必备套件,更容易集成PMT探测功能。PMTSS2双通道PMT模块包含两个多碱标准灵敏度的PMT、一个 DFM 二向色光光片立方体 插件、和一个底座。滤芯使得分色镜/发射滤波器套件之间能量交换能够简单的进行。这一配置实现了对两个不同波长信号的双通道检测。该模块中的两个多碱PMT能够进行高效探测,并具有185 -900纳米的宽带光谱响应范围。点击规格标签查看量子效率和灵敏度与波长的关系曲线。

滤光片模块的输入端口采用SM1(1.035"-40)螺纹,此螺纹与绝大部分Thorlabs的 SM1 透镜套管 和光纤准直转接件直接兼容。本模块附带SMA光纤连接器,可用于连接SMA端口的多模光纤跳线。模块的底座采用1/4" (M6) 插槽,可直接安装在英制或公制光学桌或者面包板上。出于对本模块重量的考虑,我们建议将它们安装在桌子或者面包板上。

探测通道的数量可以通过在我们的PMTSS2-SCM附加模块上安装模块来增加。我们的双通道PMTSS2模块最多可以增加到8个通道,这是光纤输出发散角的极限。

Stand-Alone PMT Modules独立式光电倍增管模块 (PMTSS)
对于只需要购买PMT的用户,我们提供不带滤光片模块和底座的PMTSS系列的多碱PMT探测器。该探测器带有C安装座内螺。这个C安装座螺纹可以通我们的 SM1A9 C安装至SM1转接件转换为SM1外螺纹,这样就可以与我们的SM1透镜套管兼容。同样,将 SM1T2 SM1外螺纹耦合器安装到SM1A9上就可以和我们的SM1-螺纹 30 mm 笼板兼容。右侧的图片展示了如何将PMTSS安装到笼式系统的端口。

这些PMT探测器附带一根电源线,用于连接用户自备的±15伏电压和0.25 - 1伏的增益控制。探测器数据输出则由BNC接头输出。

Specifications
Detector Type Multi-alkali
Spectral Response 185 - 900 nm
Peak λ Sensitivity 450 nm
Radiant Sensitivity 105 mA/W
Dark Current (Analog Mode) 2.0 nA (Typical); 10 nA (Max)
Rise Time 1.4 ns
Gain (Max) 107
Gain Control Variable Gain Control Input Voltage 0.25 - 1.0 V
Active Area (W x H) 3.7 mm x 13 mm
(0.15" x 0.51")
Output Signal Current 10 µA (Max)
Input Voltage +15 V
Input Current (Max) 7 mA
Storage Temperature -20 to 50 °C
Operating Temperature 15 to 40 °C
 
+1 数量 文档 产品型号 - 公制/英制 单价 现货 / 发货日
 
PMTSS2 Support Documentation
PMTSS2 双通道PMT模块,标准灵敏度
¥54,792.56
Lead Time
PMTSS2-SCM Support Documentation
PMTSS2-SCM 单通道附加PMT模块,标准灵敏度
¥28,053.79
Lead Time
PMTSS Support Documentation
PMTSS 单通道PMT模块,标准灵敏度
¥20,163.66
2 Weeks
 

 

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