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日本HAMAMATSU濱松光子知識小課堂-光子計數探頭模塊為什么沒有增益調節能力？

日期：2025-06-16 03:27
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摘要：知識小課堂 日本HAMAMATSU濱松光子-光子計數探頭模塊為什么沒有增益調節能力？ 熟悉光電倍增管的客戶都知道，我們可以通過調節倍增級電壓來調節光電倍增管的增益，也可以稱為調節光電倍增管的放大倍數。我們分別以光電倍增管裸管R928和光電倍增管模塊H10721為例，前者可以調節工作電壓來調節放大倍數，后者調節外部的增益電壓來調節光電倍增管模塊的放大倍數。

知識小課堂

日本HAMAMATSU濱松光子-光子計數探頭模塊為什么沒有增益調節能力？

日本HAMAMATSU濱松光子熟悉光電倍增管的客戶都知道，我們可以通過調節倍增級電壓來調節光電倍增管的增益，也可以稱為調節光電倍增管的放大倍數。我們分別以光電倍增管裸管R928和光電倍增管模塊H10721為例，前者可以調節工作電壓來調節放大倍數，后者調節外部的增益電壓來調節光電倍增管模塊的放大倍數。



日本HAMAMATSU濱松光子R928調節電壓和放大倍數之間的關系




 日本HAMAMATSU濱松光子H10721調節電壓和放大倍數之間的關系

但是，很多客戶都會問：

常見的光子計數探頭模塊，比如H10682和CH299，他們也屬于光電倍增管模塊，為什么沒有增益調節的功能呢？


首先，光子計數探頭模塊不同于常見的光電倍增管模塊，它是在電流型光電倍增管模塊的基礎上增加了光子信號處理電路。




日本HAMAMATSU濱松光子該電路能將單個光子激發的脈沖信號，經過放大、鑒別、整形后輸出對應的光子數邏輯脈沖，所以，我們能夠通過輸出的脈沖數來進行光子的計數

當光電倍增管接收的光亮從一個很強的范圍變到單個光子信號時，光電倍增管的輸出會產生一個很明顯的變化，可以參考以下的圖。



日本HAMAMATSU濱松光子常規的光電倍增管模塊由于后端沒有信號處理電路，直接輸出就是光電倍增管本身的信號。此時，如果我們對光電倍增管進行增益調節，可以有效地放大信號。



日本HAMAMATSU濱松光子 光子計數探頭模塊，由于探測的光強特別微弱，基本都是以單個光子的形式出現，光電倍增管的輸出就會如下圖所示，每一個脈沖都代表一個光子信號。此時，如果我們增加對光子計數探頭的增益，可以看到，單個光子激發脈沖的高度會顯著提高。但是，對應的脈沖個數沒有發生變化。也就是說，增加增益，不會對光子個數產生影響。



同時，如果我們增加光子計數探頭的增益，在放大光子激發脈沖高度的同時，也會放大噪聲信號。如果放大的噪聲信號超過后面鑒別器的檢測下限，會引起由于引入噪聲計數而導致測量的不準確。所以，光子計數探頭需要一個合適的增益，在放大微弱信號的同時，還能夠做到噪聲和信號的分離，實現真正的光子信號探測輸出。



如下圖所示，當我們改變光電倍增管的工作電壓時，信噪比會在一段區間內基本保持不變，這段曲線也稱之為坪特性曲線。在這段范圍內，增益的增加對計數值沒有明顯的增加。所以，一般的光子計數探頭的增益電壓設置在坪區的電壓范圍之內，可以得到一個穩定的計數值。



日本HAMAMATSU濱松光子 光子計數探頭在出廠前，我們都已經將光子計數探頭的工作電壓調節在一個穩定的工作電壓范圍之內。所以，在收到貨后，大家只需要提供供電電壓，光子計數探頭就可以正常工作了。

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