实验室光学仪器--原子吸收光谱仪光电倍增管的结构

在原子吸收光谱仪中,光电倍增管主要用于将光信号转变成电信号。光电倍增管由一个带阳极的真空光电管,一组光敏电极(光阴极)和一组发射阴极(打拿极)组成。相对于光阴极,各打拿极正电势逐级增加。光电倍增管通常有十个电极,在特殊情况下,其电极总数可增至13个。

从光阴极释放的一个光电子被第一打拿极吸引,并落在第二打拿极上,其动能的大小与电压梯度成正比。它释放出许多二次电子,它们被加速以便进一步释放更多的电子。依此类推,这个电子的作用将进一步增强。光电倍增管的放大作用与所加电压有关,所加电压值可用到1000～1500V。

光电倍增管光谱范围与阴极光敏层和管子的窗口材料有关。在原子吸收光谱法中,要想找到一支在整个光谱区内都有足够灵敏度的光电倍增管不是一件容易的事。好的光电倍增管的光通量为10^-11～10^-6Lm(流明)。灵敏度为10～1000A/lm,最大电流约10mA。在给定的放大作用下,如果更多的光照在光电倍增管上,信号会迅速下降。此时打拿极上发生的变化可能是可逆的,也可能是不可逆的。

 暗电流是衡量光电倍增管质量的一个重要标准,它是当无光学辐射照在光阴极时,在高压影响下流经光电倍增管的电流。暗噪声即暗电流的波动,在某些情况下是检测器噪声的重要组成部分;它随电压的增加而增加。因此,要使信号与暗噪声很好地分离,检测器上有尽可能高的光强和选择合适的光电倍增管就十分重要。光阴极的量子效率(阴极光谱灵敏度)对光电倍增管特别重要因为从效果看,它指的是多少光子才可使光阴极释放一个电子。比较低的量子效率使光子流转变成电流时有较大的能量损失,这就增加了噪声,这种噪声经过放大变得较高而无法消除。