混合探測(cè)器又叫混合型光電探測(cè)器，簡(jiǎn)稱(chēng)HPD(Hybrid photon detector)。混合探測(cè)器也具有倍增功能，與光電倍增管(PMT)的區(qū)別主要是倍增方式不同---混合探測(cè)器的倍增級(jí)采用的是一種半導(dǎo)體元件，這也是它被稱(chēng)為混合探測(cè)器的原因。

傳統(tǒng)光電倍增管實(shí)現(xiàn)電子的倍增是通過(guò)多個(gè)分離的打拿極進(jìn)行倍增，所以傳統(tǒng)的光電倍增管也稱(chēng)之為打拿型光電倍增管。混合探測(cè)器光陰極釋放的電子直接入射到半導(dǎo)體中，然后通過(guò)半導(dǎo)體進(jìn)行倍增，最后通過(guò)陽(yáng)極輸出。

混合探測(cè)器直接使用半導(dǎo)體取代打拿極，對(duì)電子進(jìn)行倍增。具有倍增分散比較小，而且具有能量分辨率高、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。

混合探測(cè)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

下面將對(duì)混合探測(cè)器的參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的解析。

一，增益分布

由于混合探測(cè)器陰極面的電子的打入增益比較高，然后經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體的倍增，兩個(gè)的倍增效果共同決定了混合探測(cè)器的整體增益。混合探測(cè)器具有極小的倍增分散，相比于傳統(tǒng)的光電倍增管，電子的倍增是通過(guò)連續(xù)的倍增極進(jìn)行倍增，經(jīng)過(guò)倍增極的數(shù)量比較多，不同的倍增級(jí)存在增益的不均勻性，所以電子的倍增分散比較大。

二，能量分辨率

混合探測(cè)器的增益是由陰極面的電子打入增益和半導(dǎo)體的雪崩增益共同決定，其中電子的打入增益可以通過(guò)施加高壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。混合探測(cè)器陰極面的電子打入增益相比于傳統(tǒng)的光電倍增管是非常高的，當(dāng)光陰極面電壓為-8 kV時(shí)，入射電子增益大約為1100，如此高的增益能夠有效地對(duì)不同光子釋放的電子進(jìn)行放大，然后再進(jìn)行半導(dǎo)體的倍增，從而可以有效地區(qū)分光子數(shù)。可以檢測(cè)出1-5個(gè)光電子分布的波峰，如下圖所示。

1-5個(gè)光電子分布的波峰

三，收集效率

收集效率是指入射到第一倍增極有效部分的光電子的幾率。光電倍增管的收集效率取決于倍增極的種類(lèi)和施加的電壓。和光電倍增管相比，由于混合探測(cè)器采用特別的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以使光陰極面發(fā)射出來(lái)的電子全部入射到半導(dǎo)體增益元件上，因此混合探測(cè)器具有更好的收集效率。

四，均勻性

均勻性是指光打在混合探測(cè)陰極面不同位置而產(chǎn)生的靈敏度輸出的一致性。混合探測(cè)器的均勻性由陰極面的均勻性和半導(dǎo)體增益的均勻性共同決定。下圖是R7110U-07的陽(yáng)極均勻性特征圖，可以從圖中看到混合探測(cè)器具有很好的均勻性。

五，后脈沖

我們?cè)谶M(jìn)行脈沖測(cè)試時(shí)，經(jīng)常看到在對(duì)應(yīng)信號(hào)輸出脈沖后面，還有一些小的雜散脈沖信號(hào)，這樣的輸出被稱(chēng)作后脈沖。如下圖所示。

后脈沖出現(xiàn)在主信號(hào)后面，經(jīng)常會(huì)影響到微弱信號(hào)的精確測(cè)量。不過(guò)，由于HPD的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，與光電倍增管相比，后脈沖比較小，后脈沖特性良好。

混合探測(cè)器能夠廣泛應(yīng)用在不同的光探測(cè)場(chǎng)合中，滿(mǎn)足不同的探測(cè)需求。和光電倍增管相比，除了上述的性能特點(diǎn)外，還具有較好的光滯后性、時(shí)間特性、線性等。

審核編輯 黃宇