[发明专利]光电倍增管线性范围测试装置及方法

说明书

本发明提供一种光电倍增管线性范围测试装置与方法，包括光源、光源驱动器、分光暗箱、积分球、导光件、测试暗箱、测试电子学系统和计算机。光源发光后照射到分光暗箱；分光暗箱为具有一个入光口和一个出光口的不透明箱体,通过所述分光暗箱进行光束分光输出，通过出光口照射到积分球内混合均匀；积分球出光口与测试暗箱入光口之间通过导光件连接；测试电子学系统用于提供光电倍增管工作的高压以及测量光电倍增管的输出信号；计算机，用于控制测试装置的运行，包括用于控制控制光源驱动器、控制分光暗箱中的电动装置实现分光、控制并配置测试电子学系统测试以及读取测试电子学系统的测量值并经过处理后生成测试结果。

技术领域

本发明涉及光电倍增管(PMT)技术领域，具体而言涉及一种光电倍增管线性范围测试装置及方法。

背景技术

光电倍增管(PMT)是一种利用光电效应将光信号转换为电信号并利用二次电子发射效应将电信号逐级放大最终输出电流信号的真空探测器件，广泛应用于宇宙射线探测，伽马射线探测，医学影像，分析谱仪等各种微光探测领域。线性范围即输出动态范围，是探测器的一项重要技术指标。在线性范围内，探测器的输出信号与入射光的辐通量成线性关系。探测器一般不能在超出线性范围内工作。

探测器线性范围测试需要满足两个条件：一是能够提供可变光强的光源；二是能够测得探测器输出随光强变化的响应曲线。

目前对光电探测系统光信号响应线性的最基本方法依据平方反比定律，在光轨上通过改变光源与光电探测系统间的距离实现光强变化来标定光电探测系统的线性度。由于光轨长度限制，其动态范围有限，且杂散光的影响十分明显。除距离平方反比法外，研究者们还提出滤光片或滤光片组法、偏振法等，均因为辅助测量而引入额外误差。

采用滤光片组或偏振片组的方法能够实现大范围内的线性测量。但是，采用滤光片组，入射光的光强受制于滤光片的特性而不能连续变化，且考虑到滤光片之间的影响，入射光强与理论值会有差异；偏振片组的方式通过改变偏振片间的夹角获得不同强度的光，因此偏振片间夹角的微小变化可能对入射光的光强造成较大影响，导致测试结果的精确度并不高。

双光路法，即用两路光入射到探测器上，测试两路光分别照射到探测器上的输出信号之和与两路光同时照射到探测器上的输出信号的线性关系。双光路法的两个光源在使用之前需要对光强进行标定，且要求两个光源的光强随电压变化特性尽量保持一致，光源需要较高的稳定性，长期使用后光源特性发生变化就需要重新标定或更换光源，使用较为繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光电倍增管线性范围的测试装置与测试方法，通过使用单光源与可调光强分光光路实现线性范围测试，简化测试操作，提高设备稳定性和测试结果的准确性。

为实现上述目的，本发明提出的光电倍增管线性范围测试装置，包括光源、光源驱动器、分光暗箱、积分球、导光件、测试暗箱、测试电子学系统和计算机，其中：

所述光源驱动器与所述光源连接，通过光源驱动器驱动所述光源发光，照射到分光暗箱；

所述分光暗箱出光口连接积分球入口，所述分光暗箱为具有一个入光口和一个出光口的不透明箱体,箱体内壁为黑色，通过所述分光暗箱进行光束分光输出，通过出光口照射到积分球内混合均匀；

所述积分球出光口与测试暗箱入光口之间通过导光件连接；

所述测试电子学系统，用于提供光电倍增管工作的高压以及测量光电倍增管的输出信号；

所述计算机，用于控制测试装置的运行，包括用于控制控制光源驱动器、控制分光暗箱中的电动装置实现分光、控制并配置测试电子学系统测试以及读取测试电子学系统的测量值并经过处理后生成测试结果。

优选地，所述分光暗箱的箱体内设置有准直透镜、中性衰减片轮、第一偏振分光棱镜、第一平面镜、第二平面镜、第二偏振分光棱镜、第一遮光板和第二遮光板，其中：