[发明专利]光电倍增管动态范围测试方法及装置

说明书

本发明属于光电倍增管技术领域，提供一种光电倍增管动态范围测试装置与方法，包括光源系统、暗箱、电子学系统和计算机系统。光源系统用于周期性的输出不同强度的脉冲光；光源系统通过光纤与暗箱连接，向暗箱中导入测试用的脉冲光，照射到光电倍增管的光电阴极；光电倍增管输出与光脉冲一一对应的周期性不同强度的脉冲信号；电子学系统控制光源系统提供不同频率和相位的脉冲光和接收并测量光电倍增管输出的脉冲信号；计算机系统用于获取电子学系统的测量结果并进行分析，得到光电倍增管的动态范围测试结果。本发明可解决当前动态范围测试误差大、测试效率低和不能模拟光电倍增管实际应用环境时大小信号随机出现情况下的动态范围值的问题。

技术领域

本发明涉及光电倍增管技术领域，尤其是对其性能的测试，具体而言涉及一种光电倍增管动态范围测试方法及装置。

背景技术

光电倍增管是一种将微弱的光信号转换为电信号的真空器件，广泛应用于分析仪器、医疗仪器、石油测井、太空探测、高能物理、激光应用等领域。涉及到国民经济多个行业，尤其应用在“紫外告警”、“神光III”、“紫外通信”、正负电子对撞机、中微子探测等重要工程和研究试验。

随着中微子探测实验、核爆模拟实验、紫外通讯等领域的不断发展，对光电倍增管需求越来越大，尤其对大动态范围的光电倍增管。由中国科学院高能物理研究所牵头的江门中微子探测试验，中心探测器采用20000只20英寸光电倍增管，日本超级神冈中微子探测试验采用40000只20英寸光电倍增管作为核心的光电探测器，锦屏中微子实验将采用上万只8英寸光电倍增管作为实验的关键探测器。这些实验室对光电倍增管的动态范围性能均提出较高的要求，需要对这些光电倍增管进行动态范围测试。

传统的光电倍增管动态范围测试方法有双光源法和插衰减片法。双光源法具有测试操作简单等优点，但是双光源法测试过程中随着光强度的提高，开一个光源时已经存在偏离线性现象，在实际测试时默认开一个光源测试数据为线性值，因此导致最终测试得到的结构误差大；同时双光源法每测试一个数据点需要测试三次数据，测试效率低。

插衰减片法在测试过程中不断的更换衰减片进行测试，在更换衰减片时不能进行测试数据，测试过程有效测试时间比例小，测试效率低。光电倍增管实际应用时信号的大小是随机到来的，目前测试动态范围的方法均是在固定信号大小下测试一个数据，然后再改变光信号大小测试下一个数据，最终得到光电倍增管的动态范围值，如此就难以模拟实际应用环境时大小信号随机出现下的动态范围值。

发明内容

本发明目的在于提供一种光电倍增管动态范围测试方法及装置，解决当前动态范围测试误差大、测试效率低和不能模拟光电倍增管实际应用环境时大小信号随机出现情况下的动态范围值。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案如下：

一种光电倍增管动态范围测试装置，包括光源系统、暗箱、电子学系统和计算机系统，其中：

所述光源系统被设置用于周期性的输出不同强度的脉冲光，作为光电倍增管动态范围的测试光源；

所述暗箱用于容纳光电倍增管并为其提供黑暗的测试环境，光电倍增管通过工装安装在暗箱内；光源系统通过光纤与暗箱连接，向暗箱中导入测试用的脉冲光，照射到光电倍增管的光电阴极；光电倍增管输出与光脉冲一一对应的周期性不同强度的脉冲信号；

所述电子学系统与所述光源系统电连接，用于控制光源系统提供不同频率和相位的脉冲光；所述电子学系统还与所述暗箱内的光电倍增管电连接，用于接收并测量光电倍增管输出的脉冲信号；

所述计算机系统，与所述电子学系统电连接，用于获取电子学系统的测量结果并进行分析，得到光电倍增管的动态范围测试结果。

优选地，所述光源系统包括光源系统底座、光源系统暗箱、旋转电机、旋转轴、光源组件、光源衰减组件以及光纤接头，其中：

光源系统底座用于支撑并固定光源系统暗箱；