[发明专利]高度自动化的光电倍增管性能测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种光电倍增管性能测试装置，其特征在于，包括暗箱、光源系统、高压系统、电子学系统及数据采集和控制系统；其中，

暗箱，用于为待测的光电倍增管提供避光和地磁屏蔽环境；

光源系统，用于为待测的光电倍增管提供所需的特定波长光源；

高压系统，用于为待测的光电倍增管提供所需的直流高压；

电子学系统，用于接收和测量光电倍增管的输出信号；

数据采集和控制系统，用于控制光电倍增管测试参数的类型和测试仪器设置；控制光源系统的发光强度和频率；控制和监测高压系统为光电倍增管所提供的高压和电流；为电子学系统提供门信号、触发信号和参考时间；读取电子学系统的测量数据；调用分析软件分析测试数据、获取测试参数。

2.根据权利要求1所述的光电倍增管性能测试装置，其特征在于，所述暗箱中的光纤、高压电缆和信号电缆穿过暗箱与外部仪器相连。

3.根据权利要求1所述的光电倍增管性能测试装置，其特征在于，所述暗箱门打开时将会自动切断高压电源。

4.根据权利要求1所述的光电倍增管性能测试装置，其特征在于，所述光源系统包括LED、皮秒激光器、混光分光器和引出光纤；其中，LED和皮秒激光器产生的光经过混光分光器由多路光纤引出，光纤穿过暗箱，每根光纤光斑尺寸可调，能够覆盖单只光电倍增管的全部光阴极。

5.根据权利要求4所述的光电倍增管性能测试装置，其特征在于，所述LED和皮秒激光器产生的光在圆柱形导光管中发生多次全反射，在导光管输出截面紧密耦合一个光纤束，光纤束另一端16根输出光纤相互分离地连接到暗箱背面的光纤接口，所述各光纤输出的光强相对变化比值在0.9～1.1之间。

6.根据权利要求1所述的光电倍增管性能测试装置，其特征在于，所述电子学系统包括多通道信号发生器、选通器和反相器和放大器，信号发生器用于提供多路输出，每一路输出均能够独立开关，每一路输出设置为与发生器内部时钟T0同步，T0的频率和每一路输出相对T0的延迟时间可调，其中，第一路输出用于为电子学系统提供门信号和触发信号；第二路输出外触发信号源能够提供相互独立的两路输出，分别驱动两个LED发光，驱动信号的宽度和幅度可调；第三路输出外触发皮秒激光器发光，皮秒激光器发光的同时产生的同步输出信号，作为测量光电倍增管渡越时间分散的参考时间；第四路输出能够为后脉冲测量提供参考时间。

7.根据权利要求1所述的光电倍增管性能测试装置，其特征在于，所述数据采集和控制系统包括低阈甄别器、定标器、时间数字转换器、电荷数字转换器。

8.根据权利要求6所述的光电倍增管性能测试装置，其特征在于，所述选通器的每一路拥有一个输入和两个输出，其中，一路输出连接到第二电荷数字转换器，用于测量阳极输出的线性；另一路输出连接一个十倍放大器，用于测量与光电倍增管单光子状态相关的性能；十倍放大器放大后的信号扇出两路输出，一路输入第一电荷数字转换器，用于测量单光电子谱、能量分辨率、探测效率；另一路信号输入低阈甄别器，低阈甄别器输出两路甄别信号：一路信号输入时间数字转换器，用于测量渡越时间分散和后脉冲；另一路信号输入定标器，用于测量暗噪声计数；光电倍增管的打拿极信号输入一个反相器，然后输入第三电荷数字转换器，用于测量打拿极输出的线性范围；第二电荷数字转换器和第三电荷数字转换器结合能够用于测量阳极和打拿极之间的增益比。

9.一种采用权利要求1-8任一所述的光电倍增管性能测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据测量参数的类型进行测试设置；

读取电子学系统记录的测量数据；

调用分析软件分析测量数据。

10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，所述测量参数包括稳定性、单光电子谱、高压增益曲线、工作增益下单光电子谱、峰谷比、相对量子效率、渡越时间分散、暗噪声和后脉冲；

所述测试方法程序的结构如下：将每一项参数的测量程序置于图形化控制软件(LabVIEW)的顺序结构之中，使之能够依次顺序测量多种参数，提高系统的自动化程度。