光电转化器件光阴极量子效率测量研究

光电器件(光电倍增管、光电二极管、太阳能电池等)的应用研究日益广泛,对其性能的测试要求也越来越高,尤其是对其核心部件光阴极光电转化量子效率(Quantum efficiency,QE)的测试和标定。通过建立的光阴极性能测试系统,开展了对各种型号光电器件阴极的测试研究。测试研究内容包括对光阴极在特定波长下QE的绝对测量和相对测量、对光阴极频谱响应特性的测量以及对光阴极面均匀性的扫描测试。目前对多种不同型号的光电二极管(Photo diode,PD)和光电倍增管(Photomultiplier tube,PMT)光阴极QE的测试结果显示,无论采用绝对测量或相对测量,其结果均与已有第三方标定结果一致;同时,搭建的二维扫描测试平台实现了对平面型光阴极均匀性的快速准确测试。     

一种半透明多碱阴极快速光电倍增管

1、特点与用途 一种半透明多碱阴极快速光电倍增管——CDB-55型光电倍增管,具有较宽的光谱响应范围和较高的量子效率,适合于可见与近红外光信号的探测,特别是红光和近红外光信号的探测;时间响应快、线性电流大、阴极电阻率低和较低的增益,适合于10~(-9)秒持续时间的光脉冲波形的观测;时间分辨率高,适合于10~(-10)秒范围的事件出现时刻的精确测量,给出被测事件之间时间关联的信息;宽的通频带,适合于高频调制光信号的测量。在激光探测以及其它科学技术领域中有着广泛的应用。     

GDB-110型大面积快速光电倍增管

GDB-110型光电倍增管是一种双曲面端窗、半透明双碱光阴极的管子,其阴极有效直径为110mm,窗材料为硼硅玻璃,光谱范围为320—650nm。这种管子具有探测效率高、 响应速度快、增益高等特点。其中部分管子还具有优良的单电子响应特性。其上升时间(典型值,下同)为2.1ns,暗噪声计数为700cps。主要性能与XP2041相当。 该管型配有平凹有机光导和金属外套,装有20脚管基,可直接与XP2041、R1250、EMI9823、RCA4522等管子互换。     

GDB-37,GDB-38型光电倍增管

GDB-37和GDB-38型光电倍增管是我国目前唯一的外径为40毫米的双碱阴极材料的光电倍增管。这两种管子具有半透明K_2CsSb材料的端面窗光阴极,光阴极有效直径34毫米;光谱响应范围3000—6500埃;峰值波长4200埃左右;倍增系统分别为9个(GDB-37)和11个(GDB-38)锑碱盒栅型倍增极;外形长度为110和120毫米。耐振动、耐冲击性能好。在经过频率为50赫芝,加速度为8g,水平和垂直方向各振动半小时后,电气参数仍无明显变化。最大耐冲击加速度为20g。它们的主要性能见表     

基于LED纳秒级脉冲的SiPM阵列监测电路

环形正负电子对撞机(CEPC)电磁量能器(ECAL)原型机的探测单元采用硅光电倍增管(SiPM)作为光电转换器件。由于SiPM具有温度依赖性强和响应速度快的特点,需监测电路产生与SiPM响应速度相匹配的脉冲光激发SiPM,对其增益和动态范围进行监测。本文根据模拟仿真结果,设计了基于双NMOS的驱动电路和相应的控制电路,该电路驱动发光二极管(LED)发射纳秒级窄脉冲光,且强度可调。利用光电倍增管(PMT)测得单路LED发光时域特性,脉冲时间宽度约为10 ns。在CEPC ECAL电子学联测中,SiPM监测电路正常工作,批量测得ECAL原型机中SiPM的增益指标,满足原型机的自检需求。     

在闪烁能谱仪中作为参考光源使用的兰光二极管

本文介绍了使用兰光二极管的闪烁能谱仪稳定系统的性能。在温度为0°—35°C和计数率变化显著的条件下,该系统的长期稳定性可达到±0.1％。概述发光二极管(LED)被广泛用作参考源,这是因为它们是一种很方便的快脉冲光源,可用于检查、监测和稳定光电倍增管和闪烁能谱仪的性能。在闪光稳定中用LED作为参考光源时,必须考虑闪光单元本身的稳定性:LED光源的长期和短期稳定性,LED的温度系数,以及温度对LED光谱和光电倍增管光阴极的光谱响应的影响(光阴极的响应包括对物理光——闪烁和参考光的响应)。     

GDB-54B型棱镜窗光电倍增管

GDB-54B型光电倍增管是我厂最近研制的新产品,属多碱阴极光电倍增管系列,它是将GDB-54型管子的平板窗改为棱镜窗而成,是GDB-54型的派生管。它的特点是利用窗的棱镜结构,使光线在阴极层内发生全反射,提高光的利用率。因而它比普通平板窗S-20阴极管子有更宽的光谱响应范围和更高的量子效率,尤其是红光量子效率。用于探测可见光和近红外光信号时,可以获得较高的信噪比。这种管子适用于光度计量、光谱分析、化学发光测量、激光探测、彩色电影的电视播放、电子分色、天文学等领域。     

利用二维平台扫描系统研究光电倍增管阴极位置响应

大型高海拔空气簇射观测站(LHAASO)计划中的各种探测器将使用几万只光电倍增管测量探测器收集到的光子数,光电倍增管阴极位置响应的均匀性是影响探测器能量分辨的重要因素之一.为此搭建了由步进电机驱动的二维扫描平台控制LED光源,逐毫米扫描光电倍增管光阴极,测量光源照射光阴极不同位置时的阳极输出信号.实验中对多种候选光电倍...     

新型二苯甲酮光引发剂的合成及其光聚合性能

本文合成了一种新型二苯甲酮基复合光引发剂4-(2-羟基-3-叔丁基)二苯甲酮(OEBP),采用红外光谱、核磁共振氢谱对其结构进行表征。并采用实时红外光谱研究了OEBP光引发剂引发丙烯酸酯类单体的光聚合行为。结果表明,该引发剂的最大吸收光谱在280 nm,随着紫外光照的进行,OEBP的最大吸收峰280 nm逐渐减少,其变化呈线性关系。随着引发剂浓度的增加,单体的最大速率和转化率先增大后减小;随着光强的增大,单体转化率和最大聚合速率都增大。OEBP与传统的光引发剂二苯甲酮/4-二甲基氨基苯甲酸乙酯(BP/EDAB)引发效率相当。     

基于LED纳秒级脉冲的SiPM阵列监测电路

环形正负电子对撞机（CEPC）电磁量能器（ECAL）原型机的探测单元采用硅光电倍增管（SiPM）作为光电转换器件。由于SiPM具有温度依赖性强和响应速度快的特点,需监测电路产生与SiPM响应速度相匹配的脉冲光激发SiPM,对其增益和动态范围进行监测。本文根据模拟仿真结果,设计了基于双NMOS的驱动电路和相应的控制电路,该电路驱动发光二极管（LED）发射纳秒级窄脉冲光,且强度可调。利用光电倍增管（PMT）测得单路LED发光时域特性,脉冲时间宽度约为10 ns。在CEPC ECAL电子学联测中,SiPM监测电路正常工作,批量测得ECAL原型机中SiPM的增益指标,满足原型机的自检需求。     

PMT光阴极均匀性对液闪衰减长度测量影响的研究

江门中微子实验是测定中微子的质量顺序和精确测量中微子混合参数的实验,中心探测器直径为35.4 m,探测器内液体闪烁体的衰减长度至少为20 m。在液闪研制过程中需实时监测衰减长度的变化,液闪衰减长度的精确的测量成为液闪研制的一个重要课题。本文研究了测量系统中PMT中心位置附近光阴极的均匀性,对比了不同均匀性的PMT在系统中时衰减长度测量结果,得出了PMT光阴极均匀性对测量系统的影响,为提高系统测量的稳定性和精度提供了依据。     

锑钾铯光阴极制备系统

双碱金属锑化物光阴极在可见光下有高量子效率(QE)、低发射度和强射(RF)频电场,实用真空下寿命较长,产生的高亮度电子束团满足能量回收型直线加速器要求。此类光阴极都含有元素Cs,需在超高真空(UHV)下制备、转移及工作。本文简述了SINAP的双碱金属锑化物光阴极制备装置及各种仪器功能,提出了UHV获得、光阴极基底清洗和K-Cs-Sb光阴极制备过程的方案。通过实验测量了K-Cs-Sb光阴极QE与激光入射功率密度和波长的关系,并构想了基于此制备装置的K-Cs-Sb光阴极的其它性能测试实验。     

双脉冲法精确测量PMT脉冲线性电流的实验设计

PMT脉冲线性电流是PMT在脉冲工作方式下的重要参数,它直接关系到实验结果的可靠性。本文对比各种测量PMT脉冲线性电流方法的优缺点,从提高测量精度方面考虑,设计了基于双脉冲法的测量PMT脉冲线性电流的实验,通过挑选稳定性高的LED作为光源,利用DG2020信号发生器给LED灯供电,采用通道循环功能加长信号时间间隔,使用分路输出到两台示波器接收信号,应用示波器多次采集自动取平均的功能等方法在实验细节上进行设计,提高测量精度。通过实验测到了PMT脉冲输出电流偏离线性直线1%处的电流,并获得了PMT脉冲输出的mA级至A级电流全曲线。     

三种新型号多碱阴极光电倍增管

GDB-24,GDB-39,GDB-57型光电倍增管是我们新研制成功的新产品,属于端窗多碱(S-20)阴极光电倍增管系列。这三种管型具有较宽的光谱响应范围和较高的量子效率,能探测可见光和近红外光信号。GDB-24,GDB-39型管子尺寸较小、红光灵敏度高,适用于光度计量、光谱分析、激光探测、彩色电视播放、电子分色等领域。GDB-57型管子增益较高(10~7—10~8),且由于有效面积小、限制了热发射,能获得较小的暗电     

GaN基LED高能电子束流辐照效应研究

使用高能电子辐照对GaN基蓝光发光二极管(Light Emitting Diode,LED)光电学性能的影响进行研究。高能电子束流分别对不同组别的LED样品进行辐照实验,并通过自动测控系统对辐照过程中LED的电流、光强、光谱峰值波长进行全程测控。随后,在室温无辐照环境下对上述不同组别的LED样品进行跟踪对比测试研究。实验结果表明,高能辐照对LED的改性有明显效果,具体表现在工作电流和发光功率变化时受辐照影响的稳定性有所改善,光谱峰值波长出现蓝移。同时,GaN基LED在辐照过程中是否通电对LED的光电学性能有显著影响。     

用E-6显影方法的红外线彩色反转胶片问世

本文介绍的红外线彩色反转胶片,能够记载用普通胶片所能记载的波长380～700mm的可见光和700～900nm的近红外光的全部影像信息。其正片影像是用改变染色密度结构使红外线感光层染红色,红色感光层染绿色,绿色感光层染青色(附图)。由图可见,入射的青色光被黄色滤光镜吸收,即青色感光层未感光染为黑色,从而获得独特的染色效果。     

小型紫外探测器GD-14的研制及特性

小型紫外探测器为φ14mm×34mm,是反射式碲铯阴极,光谱响应为160～350nm,辐射灵敏度典型值为25mA/W,稳定性好于±1％。     

紫外-真空紫外光谱辐射计量线站

近年来，随着空间科学、天体物理学、受控核聚变、等离子体物理和紫外激光研究的发展，迫切地需要把光谱辐射标准由红外—可见一近紫外延伸至真空紫外乃至软X射线波段。同步辐射不仅可作为紫外、可见、红外波段光谱辐射光源，同时还可作为真空紫外和软X射线波段的标准光源，为各种辐射光源和探测器进行光谱辐射标定。在我国的国家同步辐射实验室二期工程中正在建设的光谱辐射标准及计量测试线站，它包括两条光束线和三个实验站，本文重点描述在110—400nm的紫外和真空紫外光谱范围建设的光源辐射标准及传递标准专用线站。     

微通道板在软X射线能区的绝对标定

在北京同步辐射装置(Beijing synchrotron radiation facility,BSRF)的3W1B软X射线光束线上利用Si光电二极管传输标准探测器对微通道板(Microchannel plate,MCP)探测器进行了能量响应效率的绝对标定.给出了能量范围在50-250eV的能量响应的标定结果,并给出了标定的不确定度.利用标定后的MCP对同步辐射光束线能谱及偏振特性进行了测量,得到了理想的结果.     

同步辐射红外光源和NSRL红外光束线站

本文介绍了同步辐射红外辐射的基本特征及其最新进展,以及国家同步辐射实验室红外光束线和实验站改造的设计、性能和科学研究方向。国家同步辐射实验室原红外光束线和实验站主要是针对中红外波段的谱学研究,未能发挥同步辐射红外光源的优势,随着同步辐射红外光源在显微和远红外谱学方面应用的快速发展,为了满足红外谱学和成像研究的需要,我们对光束线光学元件参数重新进行模拟计算和优化设计,将光束线光谱范围扩展到约10cm^-1,同时建立了新的红外光谱和显微实验站。对线站性能的测试结果显示同步辐射红外辐射具有明显的亮度优势,为开展同步辐射显微谱学和成像研究提供了一个有力的工具。