光电倍增管在物理实验中的应用研究

光电倍增管（Photo Multiplier Tube）简称PMT,是灵敏度极高,响应速度极快的光探测器,可广泛应用于光子计数、极微弱光探测、光栅光谱仪等仪器设备中。在我们的物理实验中就有如下几个实验应用了光电倍增管：如单色仪测玻璃的透射率、单光子计数、原子光谱和激光喇曼。     

2D位敏核探测器检测平台研究

为了确保2D位敏核探测器的成像性能,需要对探测器各个像素通道进行增益标定和刻度匹配,为此对2D位敏核探测器检测平台进行研究,设计开发了基于激光光源的二维平面光学检测平台。实验证明了该检测平台能够准确的刻度光电倍增管(PMT)元件各个通道的增益差异,为组装匹配和电子学调试提供数据支持。     

细栅型光电倍增管增益的批量测量方法

新型细栅型(fine-mesh)光电倍增管R5924将应用于升级后的北京谱仪(BESⅢ)飞行时间(TOF)探测器.详细介绍了R5924光电倍增管增益的批量测量方法和测量装置.给出了利用发光二极管为光源对光电倍增管R5924的绝对增益进行批量测试的结果.     

光电倍增管老化测试台设计

本文针对光探测器件器件光电倍增管（PMT）老化,根据需要测试的指标,详细描述了老化测试台的硬件和软件实现过程。     

PMT技术在大气颗粒物监测中的应用

本文介绍了光电倍增管(PMT—photomultiplier tube)在β射线法大气颗粒监测中的应用方法,包括PMT的工作原理、高压供电及信号处理电路的设计和测试数据分析等。     

粒子探测器在中国科学技术大学的最新进展

介绍了中国科学技术大学十多年来在新的粒子探测器：气体电子倍增器（Gas Electron Multiplier,GEM）、微网格气体探测器（MicroMegas）、多气隙电阻板室（Multi-gap Resistive Plate Chamber,MRPC）、窄气隙电阻板室（Thin-Gap RPC,TGRPC）、闪烁探测器光电倍增管（Photo Multiplier Tube,PMT）大动态范围读出的研究与发展.     

光电倍增管单光子探测器的噪声特性研究

在弱光测量中，暗电流或暗噪声计数是探测系统灵敏阈和测量精度的主要限制，根据光电倍增管的工作原理，光电倍增管中的噪声源主要来自光阴极和二次极的热发射．从本征半导体和掺杂半导体中热发射电流密度探讨了光电倍增管单光子探测器的噪声特性，提出了减小光电倍增管单光子探测器噪声的几种措施，即管子致冷法、磁散焦法、选用光电倍增管的管型、减小检测系统频带宽度．     

基于t-norm模糊故障树的PMT试验失效可能性评估

针对光电倍增管(PMT)水下防爆试验系统故障频发,且常规故障树方法在系统故障状态描述、获取发生概率精确性存在一定的局限性及传统的α-截集模糊算法存在模糊积累问题,提出一种基于最弱t-norm梯形模糊数算法的PMT试验系统故障可能性分析方法.该方法将最弱t-norm算法和梯形模糊数引入故障树方法中,通过分析试验系统运行原...     

低噪声、高灵敏、宽光谱光电探测器的改进与应用

本文简要地介绍了降低光电倍增管热噪声和提高光电子脉冲输出幅度的原理,并提出了改进措施和给出了测试结果。改进后的光电倍增管能在室温下满足低噪声、高灵敏、宽光谱的要求。最后介绍了实际应用情况。本文于1947年5月13日收到。     

高响应度的NMOS型栅体互连光电探测器

针对硅基光电探测响应度低的问题,设计了一款与标准CMOS工艺兼容的、可用于弱光探测的高响应度的NMOS型光电探测器(NMOS-PD).该探测器由栅体互连的NMOS管和T-well/N-well结光电二极管构成,利用光电二极管的光生伏特效应改变T阱电势,进而控制NMOS管的栅压和阈值电压,以此实现光信号的探测与倍增放大,故所设计光电探测器具有更高的光电流增益和更宽的动态范围.经理论模拟计算和优化设计,本文设计了总面积为20μm×20μm的NMOS-PD,选用整个T阱区作为光敏区域(16μm×16μm),以增加光的吸收量,所设计光电探测器经UMC 0.18μm CMOS工艺流片制备.测试结果表明,所设计探测器在400～700 nm波长范围内具有较好的响应度.采用630 nm LED作为光源,当输出光功率密度P_(opt)=5 mW/cm~2、漏源偏压V_(DS)=0.4 V时,NMOS-PD的响应度达到1 550 A/W,并实现了200 kHz的信号探测.尽管随着光强增大,光电探测器响应度逐渐降低,但整体上仍超过10~3A/W.与硅基CMOS工艺制备的传统光电探测器相比,所设计光电探测器结构不仅可在低压、低功耗下正常工作,且在弱光条件下具有极高的倍增放大能力,有望应用于弱光探测的图像传感领域.     

LHAASO-WFCTA硅光电倍增管增益温度漂移精确补偿方法

大型高海拔空气簇射观测站(Large High Altitude Air Shower Observatory,LHAASO)的广角切伦科夫望远镜阵列(Wide Field of View Cherenkov Telescope Array,WFCTA)采用新型的固态半导体探测器硅光电倍增管(silicon photomultiplier tube,SiPM)作为光敏探测器.由于SiPM的增益对温度较为敏感,为使SiPM增益在变温环境下保持稳定,本文研究出了SiPM增益温度漂移的精确补偿方法.该方法通过粗调和细调两个数字电位器的方式实现对低压差线性稳压器(low dropout regulator,LDO)输出偏压的调节,并根据刻度出的模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)监测值与真实偏压的关系,利用ADC的监测值进行反馈调节的方法实现偏压的精确调节,最终实现SiPM增益的精确补偿.通过使用以该方法实现的电路后,在相似温度变化范围内,SiPM的增益波动由补偿前的71.8%降低至0.8%.结果显示该方法能够实现对因温度引起的SiPM增益漂移的很好的补偿.     

光子在LYSO晶体中传输的Monte Carlo模拟

为了获得PET探测器设计中闪烁晶体表面不同处理方式对探测效率的影响,使用DETECT2000对光子在LYSO(Lu1.9Y0.1SiO5∶Ce,硅酸镥)晶体中的光学输运特性进行了蒙特卡罗模拟.探测器由一个4 mm×4 mm×25 mm的LYSO晶体与一个PMT耦合组成.模拟结果显示:入射面为粗糙面(漫反射面),其余均为抛光面并在外层(入射面和与PMT耦合的面除外)包有反射介质。反射介质的反射率越高,则探测效率越高,并且其探测效率是晶体所有表面作抛光处理方式的1.6倍.在探测器设计过程中,需要选取反射率大于0.98的反射介质作为反射层.     

水下航行体尾迹激光雷达探测系统的研制

研制了水下航行体尾迹激光雷达探测系统样机,用于对水下航行体尾迹中低密度微气泡群进行探测．在水下光探测领域设计并采用了收发同轴光学系统,获得了180°后向散射信号．通过对比分析发现：雪崩光电二极（APD）比光电倍增管（PMT）在水下应用背景下更具优势,因此采用APD作为探测系统核心光接收器件．设计了双模式APD自适应温控...     

基于LabVIEW的海洋赤潮生物荧光实时采集系统

赤潮是近海常见的重要灾害之一,为了建立对赤潮生物的有效监测方法，本文提出了一种基于LabVIEW语言的海洋赤潮生物荧光实时采集系统．该系统通过光电倍增管将赤潮生物受激光激发出的荧光信号获取并转换为电流信号，通过信号调理电路及基于LabVIEW编程的数据采集卡将电压信号读入计算机处理并分析．实验结果表明,该系统可以实时有效地捕获海水样品中赤潮生物的荧光信号。为检测和计算海洋赤潮生物及其浓度提供了一种有效的辅助检测途径，有助于预测海洋赤潮爆发．     

类金刚石膜在钢丝圈上的应用

钢领和钢丝圈长期不停地进行干摩擦运转,导致国内钢丝圈使用周期一般只有10 ～ 15 d.通过在钢丝圈表面制备类金刚石膜的方法,使钢丝圈表面具有高硬度、强耐磨性和较低的粗糙度,以降低钢丝圈磨损.在室温下对类金刚石涂层进行干摩擦情况下的球盘式摩擦磨损试验,试验模拟钢丝圈高速低载荷的工作环境,通过改变速度、载荷等外部因素,测试摩擦系数等的变化以及工作的稳定性.试验结果表明,与其他类型的钢丝圈相比,类金刚石膜摩擦系数、磨损率均极低,其性能极大地满足了钢丝圈在低载高速的工作环境下的使用要求,且在改变工作条件的情况下可保持较好的稳定性,保证了这类钢丝圈的使用寿命.     

采用软磁复合材料粉末冶金工艺生产的空调电机性能研究

直流无刷电机的定子通常采用硅钢材料冲压后叠片制备而成.研究采用一种全新3D设计的粉末冶金工艺,并通过使用软磁复合材料(SMC)来开发电机定子,成功用于房间空调系统中的变频滚动转子压缩机电机.通过与传统叠片式电机定子进行比较,探讨了SMC的性能、此材料用于电机定子制造的设计优势以及这种新结构的SMC电机的性能.结果表明:采用SMC制造的电机定子具有更大的设计自由度和更小的结构尺寸;与传统方式制造的电机定子比较,在不同的工作频率下,SMC定子的电机性能略显不足;通过优化SMC、粉末冶金工艺和电机的设计,可以显著地改善SMC电机的性能.     

Ultrasensitive solution-cast quantum dot photodetectors

Solution-processed electronic and optoelectronic devices offer low cost, large device area, physical flexibility and convenient materials integration compared to conventional epitaxially grown, lattice-matched, crystalline semiconductor devices. Although the electronic or optoelectronic performance of these solution-processed devices is typically inferior to that of those fabricated by conventional routes, this can be tolerated for some applications in view of the other benefits. Here we report the fabrication of solution-processed infrared photodetectors that are superior in their normalized detectivity (D*, the figure of merit for detector sensitivity) to the best epitaxially grown devices operating at room temperature. We produced the devices in a single solution-processing step, overcoating a prefabricated planar electrode array with an unpatterned layer of PbS colloidal quantum dot nanocrystals. The devices showed large photoconductive gains with responsivities greater than 10(3) A W(-1). The best devices exhibited a normalized detectivity D* of 1.8 x 10(13) jones (1 jones = 1 cm Hz(1/2) W(-1)) at 1.3 microm at room temperature: today's highest performance infrared photodetectors are photovoltaic devices made from epitaxially grown InGaAs that exhibit peak D* in the 10(12) jones range at room temperature, whereas the previous record for D* from a photoconductive detector lies at 10(11) jones. The tailored selection of absorption onset energy through the quantum size effect, combined with deliberate engineering of the sequence of nanoparticle fusing and surface trap functionalization, underlie the superior performance achieved in this readily fabricated family of devices.