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PMT模块的选型

PMT模块中不仅都集成了PMT裸管、分压电路和高压电源，还根据信号输出的不同需求集成了其他的功能组件。按照PMT模块的信号输出类型，滨松的PMT模块产品可以分为电流输出模块、电压输出模块和光子计数探测器。他们的区别是这样的：

PS.图中灰色方框内的各种产品/附件滨松也有提供~可以移步至滨松ZG官网了解

目前滨松有40多个系列，工程师梳理了一张系列型号及基础参数参考表，在选型时可以有所帮助：

（点击查看看大图）

在同一系列的滨松PMT模块中，会以后缀来区分不同的产品型号。这些后缀往往代表着不同的含义，了解它们，也可以有助于我们的产品选型。这里，我们选出了用途Z为广泛的φ8端窗PMT模块，针对其中关键的名词项，来深入一一解读。

滨松φ8 PMT模块命名规则

# Settling time是什么？

在PMT模块中，加在PMT上的高压会随着控制电压（一般在0.5-1.1V）的变化而变化；但这个过程是有一定延迟的，且根据PMT模块中分压电路的设计有长有短。

从调节完控制电压，到施加在PMT的高压到达设定电压——其时间间隔称之为Settling time，也就是稳定时间，简而言之，就是PMT调完控制电压后等多久能用。

在滨松PMT模块的彩页中，标注的Settling time数值一般是控制电压从+1.0V到+0.5V所对应的Settlingtime。如果控制电压的变化幅度较小，响应的Settling time也会相应变小。

# 纹波噪声是什么？

PMT模块中，除了PMT裸管之外，还至少会集成高压电源和分压电路。其中高压电源中使用的振荡电路（oscillation circuit）会带来额外微小的电压抖动，继而使得加在PMT上的高压、PMT的增益以及Z终输出的信号上都会出现相应的抖动，即纹波（ripple，见图）。

纹波现象所带来的纹波噪声在滨松PMT模块的彩页中一般被标注为“Ripple noise（peak to peak）”，是在特定控制电压下，采用特定的读出参数所测得的电压曲线中波峰和波谷的差值。

纹波噪声示意

为高压电源选择合适的电路设计可以大幅减小纹波噪声。虽然纹波噪声不可能完全消除，但在当前已经商业化的PMT模块中，纹波噪声已经小到基本可以不予考虑。如果特定情况下确实需要降低纹波噪声，可以考虑以下两种方法：

（1）在模块信号输出之后加入低通滤波器，过滤掉一部分；

（2）提高控制电压——此时光电倍增管的增益与纹波的值都会增加，但是增益的增长要更快，所以能够实际上降低纹波的影响。

# PMT模块的电流输出与电压输出的区别？电压输出的PMT模块的Conversion factor是什么？

PMTZ原始的输出信号为电流。相对于电流输出模块，电压输出的PMT模块中多了一个跨阻放大器（Current-Voltage Conversion Amp）将电流已经转换成了电压（可以翻到上文看看图）。对应的转换系数就是conversion factor（或者称作Current-to-voltage conversion factor）。

此外，由于跨阻放大器本身是有带宽的，如H10722和H10723采用了不同的跨阻放大器，所以其输出信号的带宽也就不一样。

总的说来，电压输出模块和电流输出模块在使用中的优劣如下：

# 插针式与导线式有什么区别？

插针式（下图左，如H10720，H11900）与导线式（下图右，如H10721，H11901）的两种光电倍增管模块没有本质区别。前者可以直接插在电路板上；后者在安装上则更加灵活。可以根据实际使用环境和条件选择。

H10720和H10721外观

# 光谱响应参数的解析

PMT模块的光谱响应范围主要由光阴极面的材料和窗材决定。

光阴极面的材料决定了PMT光谱响应的波长上限，更长波长的光子由于能量不足就较难转化成光电子从而被探测了。

管壁材料（窗材）决定了PMT光谱响应的波长下限。对于波长更短的光子，理论上只要能够轰击到光阴极面都能够产生光电子。但PMT是一个真空管结构，光子到达光阴极面之前需要先通过管壁。过短波长的光子会被管壁所阻碍，所以管壁材料（窗材）一般决定了PMT光谱响应的波长下限。

光电倍增管工作示意图

在滨松样本资料中，一般会给出波长范围（如H10720-110的230-700nm）。其下限代表的是管壁透光率曲线的拐点；其上限，对于多碱材料是灵敏度峰值的0.1%，对于双碱材料是灵敏度峰值的1%。

# 关于功耗更多的解析

H1072X系列Z吸引人的是其低功耗；H10720/H10721系列所要求的电压（input voltage）甚至只有2.8-5.5V，电流也只是mA级别。这意味着，3节普通的5号电池就足以作为PMT模块的电源。加上H10720/H10721本身的小体积，使得其非常适合用于手持式设备。

H10720/H10721，H11900/H11901系列与功耗相关的参数

PMT模块的使用

根据实际应用中数据测量的需求，PMT模块的使用可以分为如下3类。

1. 在示波器上读出PMT模块输出的模拟信号

2. 在电脑上读出PMT模块输出的模拟信号

3. 在电脑上读出光子计数结果

分压器的作用是给光电倍增管的倍增级提供正确的分压，使倍增级实现连续的倍增，从而进行放大。所以分压器的设计会影响光电倍增管的分辨率、线性和稳定性。一般分压器我们可以分为三个部分：前级（阴极和第 一倍增级）、中间级、末级，每个部分对光电倍增管的影响各不相同。

接下来工程师会按照不同的分压器特点，为大家一一梳理针对不同需求的分压器设计应该采用什么办法。

直流（DC）输出型

此种分压器的设计，在阳极输出电流比较小的时候可以忽略后面倍增级的影响。但是当入射光通量增大时，会导致后面几级倍增级的电压下降，导致前面电极间的电压升高，所以此种分压器的设计只适用于阳极输出电流较小的直流信号输出中。

脉冲信号型

为了改善脉冲信号的线性，我们可以在末级倍增级上接上去耦电容，在脉冲期间，补充光电倍增管的电荷，以抑 制末级分压器和阳极之间的电压下降，从而改善脉冲线性。

高线性（大电流）输出分压器电路

①锥形分压器
为了克服由于入射光过强导致末级分压器空间电荷效应的影响，我们可以使后面几级分压器的阻值变大，使用锥形的分压设计，可以有效地提高阳极输出线性。

②稳压管分压器

可以在前级和末级之间使用齐纳二极管来代替电阻，不管阴极和阳极之间所加多大的电压，都能维持电极电压的稳定性，确保光电倍增管稳定工作，并取得最 大的输出线性。

③倍压整流分压器

可以在回路里串联二极管，每个接点各串联一个电容（倍压整流）。这种兼有电源的分压电路，具有高输出线性外，还具有小型、低功耗的特性。

④晶体管分压器

在闪烁计数应用中，当光电倍增管在高计数率的时候，常发生输出线性的问题，在这种场合中，可以使用晶体管来代替分压器电阻，这时由分压器电阻引起的输出线性降低可以得到改善。

减少震荡分压器

在输出上升时间为10纳秒以下的快速脉冲时，我们在末级分压器接上阻尼电阻，可以减轻输出波形的振荡。阻尼电阻常用10到200 Ω左右的无感应电阻，如果该阻值过大，将会引起时间响应特性变坏，一般可以通过观察实际波形来决定其必要的最小限度值。

增益可调节分压器

我们可以改变所加的电压来控制光电倍增管的输出，但有时希望不改变高压，依然可以让光电倍增管工作在增益比较高、工作电压低的场合中，此时我们可以参考以下的设计。

①倍增级和阳极短接

如图所示，可以直接减少倍增级级数来控制增益，并提高极间电压、提高信噪比。可以从阳极或者倍增级输出。

②调节中间倍增级电位

如图所示，我们可以在中间倍增级中添加可调节电阻。调节中间倍增级电压控制光电倍增管增益，试验表明保持前级电位恒定，仅仅改变中间倍增级电压来调节光电倍增管增益是有效的。

为了进一步帮助大家理解，工程师还准备了视频讲解版本，大家可以点击图片了解详情。

关于分压器讲解已经结束，如果有任何问题都可以在评论区提问，工程师会第 一时间为您解答。

实验室的前处理设备和质谱等越来越普及，对氮气的消耗也越来越大。小编今天就简单聊聊实验室仪器、设备和实验操作中使用氮气的情况。

 用途

氮气供应方式

· 气氮钢瓶：普氮和高纯氮

· 液氮钢瓶

· 氮气发生器：以电化学、膜分离和变压吸附的不同制备方法自动化产生连续的氮气的设备，又分一体机和分体机。适应不同的场景，一般根据流量、纯度和压力不同来选择；

使用场景 

· 气相色谱：载气，一般需要5个9以上的微量高纯氮（几佰毫升每分钟），        

· ELSD:蒸发光检测器，一般3~5L/min,zui好用氮气，不建议空压机；

· 前处理用：吹扫干燥浓缩使用，一般流量20L/min以上，要求大流量、 

· 液质谱专用：按不同的质谱型号选择，由于质谱是连续工作，不停机，

· 其他场景或实验：SO2实验、生物和化学反应中的保护气；

· 集中供气系统或中心供气：相当于小型气站，可以集中供应多种气体，适合多气源、多台仪器、多房间、多楼层的实验需求；

其实我们很多实验室人员对于氮气并不陌生，每天都在接触，但是还是会有很多的 认识误区。

 膜分离的好，还是变压吸附PSA的好? 

网上对比的文章非常多，但是对于一个产品来说，不可能做到100%的平衡和上乘。客观来说，膜分离的发生器相对使用寿命比较长，主要元器件的设计寿命至少会在8-10年不用更换，但是纯度没有那么高。反观PSA变压吸附的发生器，产出的气体纯度非常高，但是主要部件需要定期更新。 

所以选购的时候还是需要具体的流量，纯度，以及结合cai购的预算和以后的运行成本来综合考量，找到zui合适的机型。

进口的发生器一定好吗？

一般来说，有些进口的品牌（不是所有的）在设计、元件和组装上面有一定的规范，故质量和可靠性有一定的保证；但近年来国产仪器厂家进步很快，有些品牌的品质甚至超过某些进口品牌，服务也好过进口品牌。

如何选择氮气发生器品牌？

先看生产开发的时间长短，一个产品的质量和可靠性是需要时间来不断提升和积累的，品牌的建立不是一早一夕的；
看厂家的技术水平，技术方案的完整性，产品是否系列化？
有无相同使用经验的客户，到用户去打听其使用和服务水平；
zui后才是比较价格，好的东西不便宜，一分价钱一分货！
氮气发生器要考虑综合成本，包括采购成本、运行成本和维护成本。

来自德国PRIMES公司生产的手持式激光功率计PMT系列是一款便携式易于使用的功率计，也是为日常生产环境中使用而开发的产品。PMT 70icu/PMT 120icu主要特点是拥有紧凑和坚固的设计，能快速和简单的使用。其坚实的铝制外壳，可使仪表免受撞击和潮湿的伤害。在其折叠起来的状态时，操作控制不受吸收屏蔽损坏。

PMT 70icu/PMT 120icu是基于微处理器，电子测量吸收剂的温度，并计算激光光束的功率与一个瓦的分辨率。主要用于测试连续激光的功率或者脉冲激光在某一段时间的平均功率值的仪器。由于该高分辨率，测量可以以非常宽功率范围拥有均匀的精度。另外，确切的功率或温度可以在大型41/2显示器上进行选择，而内置的锂电池寿命能提供不低于约30,000次测量的能量。

据了解，PocketMonitor是根据弹道原理测量激光功率。在该方法中，吸收体被激光辐射照射规定的时间 (10 s/20 s)。根据加热时间和吸收剂的已知重量，辐射功率可以以低于1 W的分辨率确定。同时，PocketMonitor四种不同的吸收器版本均可用于各种功率范围。其中，带铜锥体的PocketMonitor 70icu和 120icu型号适用于非常高的功率密度。

通常，功率密度对于选择合适的设备与功率同样重要。PMT 70icu和PMT 120icu型号具有特别高的储量，这意味着在5 kW激光功率下甚至可以测量5 kW/cm2。

另外，PocketMonitor系列拥有单独的吸收器能带来更大的灵活性。它不仅提供一系列吸收器，还提供带有单独吸收器的版本。连接电缆的长度有 5、10 和15 m。使用此型号时，测量结果可在激光舱外获得。

此外，还提供带有电流回路接口 (4 – 20 mA) 的版本，用于可能的机器集成。建议定期校准，以便获得数据的准确性更高。PocketMonitor 70icu和 120icu所有选项都适用于整个吸收器系列，我们在使用测量时，确实发现PocketMonitor是一款非常灵活的测量设备，主要应用于：

▪适合系统集成、客户服务、工业加工等领域

▪车厂产线巡检、激光房激光功率监测

▪大功率半导体激光器功率测量

▪大功率固体激光器功率测量

▪大功率CO2激光器功率测量

武汉东隆科技有限公司国内du家代理的德国Primes公司全系产品，德国PRIMES公司主要专注于为材料加工领域的二氧化碳激光器、固体激光器、半导体激光器提供参数测量仪器，主要进行光束光斑分析、功率测量等。从微加工到重工业加工领域，应用范围广泛。如需了解更多产品详情，请随时联系我们027-87807177/819，sales@etsc-tech.com。