CN106707059A - 大面积微通道板型光电倍增管测试装置与测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大面积微通道板型光电倍增管测试装置与测试方法，通过单片机控制三维旋转台的电机转动，控制三维旋转台的转动和灯架的转动；信号发生器用于控制测试装置的光源，光源通过积分球产生均匀照度的光，再通过一分两路光纤给三维旋转台上的待测管和暗箱校准管；高压电源利用分压器对光电倍增管各极供电，各极间电压由分压器的分压比决定；NIM系统用于读取光电倍增管的信号，再通过VME系统控制V965电荷数字转换器实现模数转换；在工控机的系统环境中对采集的数据进行分析及记录。本发明的测试装置将多种参数的测试集成到一个测试设备中，实现自动化的测试，解决了当前测试系统不准确、测试装置繁杂等问题。

Description

大面积微通道板型光电倍增管测试装置与测试方法

技术领域

本发明涉及光电倍增管技术领域，具体而言涉及一种大面积微通道板型光电倍增管测试装置与测试方法。

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，广泛应用于光分析仪器、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“神州飞船”、“神光III”、“紫外通信”等重要工程项目中。

当前光电倍增管大多属于传统型光电倍增管，传统的光电倍增管测试方法使用简单三维旋转扫描平台测试，且生产所用的设备自动化程度不高、技术含量较低、产品附加值不高。随着大面积、高增益、大动态范围光电倍增管的需求增加，需要更新三维旋转扫描平台且相应的测试方法及测试系统需要提升与改进。

发明内容

本发明目的在于提供一种大面积微通道板型光电倍增管测试装置与测试方法，提高了系统的集成性。

为达成上述目的，本发明提出一种大面积微通道板型光电倍增管测试装置，包括三维旋转台、高压电源、单片机、信号发生器、VME控制器、NIM系统、工控机、光源以及积分球，其中：

单片机控制三维旋转台的电机转动，进而控制三维旋转台的转动和灯架的转动，灯架上安装光源；

信号发生器用于控制测试装置的光源，光源通过积分球产生均匀照度的光，再通过一分两路光纤给三维旋转台上的待测管和暗箱校准管，两光纤之间的出光均匀性大于95％；

高压电源利用分压器对光电倍增管各极供电，各极间电压由分压器的分压比决定；

NIM系统用于读取光电倍增管的信号，再通过VME系统控制V965电荷数字转换器实现模数转换，从而将采集的数据传递到工控机中进行处理；

基于VME控制器和图形编译软件LabVIEW在工控机的系统环境中对采集的数据进行分析及记录。

进一步的实施例中，使用暗箱、皮安表、信号发生器、高压电源，测试大面积光电倍增管的量子效率。

进一步的实施例中，使用暗箱、VME控制器、示波器、信号发生器、高压电源，测试光电倍增管的单光电子谱，从而刻度出大面积光电倍增管的增益、峰谷比、能量分辨率、相对探测效率、相对收集效率。

进一步的实施例中，使用暗箱、NIM系统、高压电源，测试大面积光电倍增管的暗计数。

进一步的实施例中，使用暗箱、示波器、VME控制器、高压电源，测试大面积光电倍增管的时间参数，包括上升时间、下降时间、渡越时间涨落。

进一步的实施例中，使用三维旋转台、VME控制器、示波器、信号发生器、高压电源，完成均匀性扫描测试，包括：大面积光电倍增管的光阴极量子效率均匀性、增益均匀性、峰谷比均匀性、探测效率均匀性、收集效率均匀性。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

1、将光电倍增管量子效率、量子效率的均匀性、增益、增益均匀性、峰谷比、峰谷比的均匀性、能量分辨率、暗计数、探测效率、探测效率的均匀性、上升时间、下降时间、渡越涨落时间等集成到一台测试设备中，设备自动化程度更高；

2、采用三维旋转台控制系统，相对之前的手动测试系统，更加准确测试光电倍增管参数，完善了大面积光电倍增管性能测试与评估系统。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是根据本发明某些实施例的大面积微通道板型光电倍增管测试装置的示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1所示，根据本发明的实施例，一种大面积微通道板型光电倍增管测试装置，包括三维旋转台、高压电源、单片机、皮安表、信号发生器、示波器、VME控制器、NIM系统、工控机、光源、积分球以及被测试的大面积微通道板型光电倍增管。

单片机控制三维旋转台的电机转动，进而控制三维旋转台的转动和灯架的转动，灯架上安装光源。

信号发生器用于控制测试装置的光源，光源通过积分球产生均匀照度的光，再通过一分两路光纤给三维旋转台上的待测管和暗箱校准管，两光纤之间的出光均匀性大于95％。

高压电源利用分压器对光电倍增管各极供电，各极间电压由分压器的分压比决定。

NIM系统用于读取光电倍增管的信号，再通过VME系统控制V965电荷数字转换器实现模数转换，从而将采集的数据传递到工控机中进行处理。

基于VME控制器和图形编译软件LabVIEW在工控机的系统环境中对采集的数据进行分析及记录。

在测试过程中，使用暗箱、皮安表、信号发生器、高压电源，测试大面积光电倍增管的量子效率。

使用暗箱、VME控制器、示波器、信号发生器、高压电源，测试光电倍增管的单光电子谱，从而刻度出大面积光电倍增管的增益、峰谷比、能量分辨率、相对探测效率、相对收集效率。

使用暗箱、NIM系统、高压电源，测试大面积光电倍增管的暗计数。

使用暗箱、示波器、VME控制器、高压电源，测试大面积光电倍增管的时间参数，包括上升时间、下降时间、渡越时间涨落。

使用三维旋转台、VME控制器、示波器、信号发生器、高压电源，完成均匀性扫描测试，包括：大面积光电倍增管的光阴极量子效率均匀性、增益均匀性、峰谷比均匀性、探测效率均匀性、收集效率均匀性。

下面更加具体地说明利用前述测试装置进行测试的过程。

测试工作过程总体如下：

第一步：打开测试装置，将微通道板型光电倍增管置于旋转控制台内；

第二步：通过分压器将高压电源的高压合理的分配给光电倍增管的各个部分；

第三步：打开旋转台控制系统，控制旋台光源的开关、转动的方向及弧形灯架的转动；

第四步：连接不同的测试设备，测试微通道板型光电倍增管的多个参数。

针对需要的参数进行软件设计，测试程序是基于MFC和LabVIEW环境下编写的，其中MFC是微软公司实现的一个C++类库，主要封装了大部分的window API函数，LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器(NI)公司研制开发，可以方便地创建用户界面。

1)测试阴极量子效率

测试步骤：

步骤1、将微通道板型光电倍增管放置在旋转暗箱的支撑架上，关好暗箱门，关闭外界光源；

步骤2、打开光源，波长为420nm，连接皮安表，打开量子效率测试软件，测试光电倍增管的量子效率；

测试原理：测试420nm的波长光照下的量子效率

式中：S_kr—阴极辐射灵敏度

I_k—阴极光电流

φ_k—辐通量

λ—波长

(2)平均量子效率及量子效率的均匀性

测试原理：以光电倍增管顶点为中心，测试10圈，每圈16个点，根据不同量子效率值选择不同的颜色表示，可得到量子效率均匀性的图。

测试步骤：

步骤1、将光电倍增管水平放置在旋转测试台中，打开旋转台控制系统，转动旋转台，使铝膜朝外，转动灯架使其处于顶部90度的位置

步骤2、阴极和聚焦极分别接到电流表输入和高压输出线上，关闭暗箱门。

步骤3、将校准样管放置在测试暗箱中，对准光纤，校准管阴极和聚焦极分别接到电流表输入和高压输出线上，关闭暗箱门。

步骤4、调节光源驱动信号，频率1kHz、占空比99％、调节信号幅度使待测管输出光电流为1/10*QE*100nA；

步骤5、打开量子效率均匀性测试软件，准确填写管号、顶部量子效率值及测试条件，开始测试。

(3)增益、单光电子谱峰谷比

增益测试原理：测量光电倍增管单光电子谱，单光电子谱有两个高斯峰，电子学台阶峰和单光电子脉冲电荷分布峰，峰位分别为Xped和Xsig，测试仪器每道电荷量为q(V965q值是25fC)，则电子增益为：

其中，e为电子电荷量。

当增益不是1×10⁷时，在光电倍增工作电压范围内，适当调节光电倍增管的工作电压大小，使光电倍增管工作在增益为1×10⁷状态下。

单光电子谱峰谷比测试原理：信号发生器产生的脉冲频率为1kHz，脉冲宽度为10ns，作为LED的驱动电压，LED波长选择405nm。通过调节LED的驱动脉冲电压幅度，使得电荷谱的光电子信号计数与总计数比例为0.1。

测量光电倍增管工作在1×10⁷电子增益下的单光电子谱，单光电子谱有两个高斯峰，一个为电子学台阶峰，另一个为单光电子脉冲电荷分布峰，单光电子脉冲电荷分布峰的峰值计数为n_p，两个峰之间谷位置计数为n_v，则峰谷比P/V为：

P/V＝n_p/n_v...........................................................(5)

测试步骤：

步骤1、开启VME机箱，稳定5min后开始测量单光电子谱；

步骤2、将光电倍增管放置在旋转台支架上，管芯连接好分压器，分压器阳极信号线接到示波器的输入端，电压输入端接到高压电源输出线上，关好暗箱门。

步骤3、将信号线另一头连接到示波器上，转动高压电源按钮，给光电倍增管提供负高压，查看示波器的信号，使示波器上观察到的信号幅度为20mV。。

步骤4、信号发生器输出同步触发门信号和光源脉冲驱动信号，并将信号线和门信号线连接到测试插件相应端口，启动测试。

步骤5、调节高压电源输出电压使增益值为1×10⁷，测试光电倍增管的单光峰谷比。

(4)暗计数率

暗计数测试原理：光电倍增管在无光输入状态下连续工作时间大于2h后方可进行暗噪声计数测试。使用低阈甄别器配合定标器测试光电倍增管暗噪声计数，低阈甄别器阈值设置为2mV，定标器测试时间设置为100s，定标器测试值除以100的值为光电倍增管每秒的暗噪声计数。

测试步骤：

步骤1、开启NIM低阈甄别器，将光电倍增管放置在旋转台支架上，管芯连接好分压器，分压器阳极信号线接到示波器的输入端，电压输入端接到高压电源输出线上，关好暗箱门。

步骤2、调节光电倍增管工作电压至增益为1×10⁷，关闭光源，无光环境下连续工作2h以后开始测试暗计数。

步骤3.将信号线连接到阈值甄别器2mv档，按下计数插件开始按钮开始测试，测试时间100s。

步骤4、测试结束后，计数停止，计数值/100s得到暗计数率。

(5)时间参数

1)信号上升时间

指信号前沿从幅度值的10％上升到90％的时间

2)信号下降时间

指信号后沿从幅度值的90％下降到10％的时间

3)渡越时间涨落

指阴极面发射的电子渡越到阳极的时间涨落，实际测量时以输出脉冲时间分布高斯的半高宽来度量。

测试步骤：

步骤1、将光电倍增管放在旋转台支撑架上

步骤2、调节光电倍增管工作电压至增益为1×10⁷调节光源驱动脉冲幅度大小使单光电子信号的计数与总计数的比例为2:10。

步骤3、将信号输出线连接到示波器输入端口。

步骤4、打开时间参数测试软件，开始时间参数测试。

(6)探测效率、探测效率均匀性

测试原理：对比顶部量子效率为QE₀、探测效率为DE₀的标准光电倍增管测试被测光电倍增管某一个点的量子效率QE_i，并使用标准光电倍增管和被测光电倍增管对量子效率为QE_i点分别探测同一光源，在相同时间内探测到的光子数分别为n₀和n_i，则被测光电倍增管该点的收集效率CE_i为：

按照阴极区域S_i，测试各区域收测效率CE_i，光电倍增管探测效率DE_i：

DE_i＝CE_i*QE_i.................................................(7)

其中，S_总是光电倍增管上半椭球面积，S_i是第i块阴极区域面积。

步骤1、将标准样管放置在暗箱中，待测管放置在旋转台支撑架上，连接好分压器、信号线、电源线，关闭暗箱门；

步骤2、打开旋转台控制系统，转动旋转台，使铝膜朝外，转动灯架使其处于顶部90度的位置；

步骤3、标准样管R12860接正高压电源，调节电压至增益为1×10⁷(使用标准分压器工作电压)；

步骤4、调节门信号与光源脉冲驱动信号之间延迟时间，使标准管信号与待测管信号均在门信号内；

步骤5、启动相对收集效率测试过程，每个点测试其光计数及暗计数，灯架自动转动到下个点，测试10圈，每圈16个点，得到探测效率均匀性图。

(7)前脉冲比例、后脉冲比例

前脉冲比例测试原理：光电倍增管工作在1×10⁷增益、单光电子输入状态下，使用示波器(或其它设备)测试光电倍增管前脉冲比例。使用与光源驱动脉冲同步脉冲信号作为示波器的触发信号，使光电倍增管输出的单光电子信号(主脉冲)与示波器触发信号在时间一致。以大于4mV、小于20mV为阈值挑选单光电子信号，以单光电子信号上升沿半高点时间为to时间，统计1000个单光电子信号前t₀到t₀-80ns时间窗内出现幅度大于2mV的前脉冲数量n_p。前脉冲比例η_p：

其中，η_p是前脉冲比例，n_n是1000个单光电子信号前面t₀到t₀-80ns时间窗内出现的暗噪声数量。

n_n＝1000×80×f_n×10^-9..............................(10)

其中，f_n是光电倍增管暗噪声计数率。

后脉冲比例测试原理：按光电倍增管工作在1×10⁷增益、单光电子输入状态下，使用示波器测试光电倍增管前脉冲比例。使用与光源驱动脉冲同步脉冲信号作为示波器的触发信号，使光电倍增管输出的单光电子信号(主脉冲)与示波器触发信号在时间一致。以大于4mV、小于20mV为阈值挑选单光电子信号，以单光电子信号上升沿半高点时间为t₀时间，统计1000个单光电子信号后面t_o+500ns到t_o+20us时间窗内出现幅度大于2mV的后脉冲数量n_f。后脉冲比例η_f

其中，n_f是后脉冲比例，n_n是1000个单光电子信号后面t_o+500ns到t_o+20us时间窗内出现的暗噪声数量。

n_n＝1000×199890×f_n×10^-9......................................(12)

其中，f_n是光电倍增管暗噪声计数率。

测试步骤：

步骤1、将光电倍增管放在旋转台支撑架上，连接好分压器、信号线、电源线，关闭暗箱门；

步骤2、调节待测管工作电压使其增益为1×10⁷，将信号输出线连接到示波器输入端口。

步骤3、调整脉冲信号与门信号之间延迟时间，使主峰位置与门信号下降沿同步。

步骤4、打开前后脉冲测试软件，开始测试。

本发明的测试装置可以很好的完成大面积微通道板型光电倍增管的测试工作，将多种参数的测试集成到一个测试设备中，较好的实现自动化的测试，解决了当前测试系统不准确、测试装置繁杂等问题，提高了系统的针对性。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种大面积微通道板型光电倍增管测试装置，其特征在于，包括三维旋转台、高压电源、单片机、信号发生器、VME控制器、NIM系统、工控机、光源以及积分球，其中：

单片机控制三维旋转台的电机转动，进而控制三维旋转台的转动和灯架的转动，灯架上安装光源；

信号发生器用于控制测试装置的光源，光源通过积分球产生均匀照度的光，再通过一分两路光纤给三维旋转台上的待测管和暗箱校准管，两光纤之间的出光均匀性大于95％。；

高压电源利用分压器对光电倍增管各极供电，各极间电压由分压器的分压比决定；

NIM系统用于读取光电倍增管的信号，再通过VME系统控制V965电荷数字转换器实现模数转换，从而将采集的数据传递到工控机中进行处理；

基于VME控制器和图形编译软件LabVIEW在工控机的系统环境中对采集的数据进行分析及记录。

2.根据权利要求1所述的大面积微通道板型光电倍增管测试装置，其特征在于，所述测试装置在测试光电倍增管过程中，使用暗箱、皮安表、信号发生器、高压电源，测试大面积光电倍增管的量子效率；使用暗箱、VME控制器、示波器、信号发生器、高压电源，测试光电倍增管的单光电子谱，从而刻度出大面积光电倍增管的增益、峰谷比、能量分辨率、相对探测效率、相对收集效率；使用暗箱、NIM系统、高压电源，测试大面积光电倍增管的暗计数；使用暗箱、示波器、VME控制器、高压电源，测试大面积光电倍增管的时间参数，包括上升时间、下降时间、渡越时间涨落；使用三维旋转台、VME控制器、示波器、信号发生器、高压电源，完成均匀性扫描测试，包括：大面积光电倍增管的光阴极量子效率均匀性、增益均匀性、峰谷比均匀性、探测效率均匀性、收集效率均匀性。

3.根据权利要求2所述的大面积微通道板型光电倍增管测试装置，其特征在于，所述测试装置通过下述处理来测试探测效率、探测效率均匀性：

对比顶部量子效率为QE₀、探测效率为DE₀的标准光电倍增管测试被测光电倍增管某一个点的量子效率QE_i，并使用标准光电倍增管和被测光电倍增管对量子效率为QE_i点分别探测同一光源，在相同时间内探测到的光子数分别为n₀和n_i，则被测光电倍增管该点的收集效率CE_i为：

按照阴极区域S_i，测试各区域收测效率CE_i，光电倍增管探测效率DE_i：

DE_i＝CE_i*QE_i

其中，S_总是光电倍增管上半椭球面积，S_i是第i块阴极区域面积；

具体测试过程包括：

步骤1、将标准样管放置在暗箱中，待测管放置在三维旋转台的支撑架上，连接分压器、信号线、电源线，关闭暗箱门；

步骤2、打开三维旋转台控制系统，转动旋转台，使铝膜朝外，转动灯架使其处于顶部90度的位置；

步骤3、标准样管R12860接正高压电源，调节电压至增益为1×10⁷；

步骤4、调节门信号与光源脉冲驱动信号之间延迟时间，使标准管信号与待测管信号均在门信号内；

步骤5、启动相对收集效率测试过程，每个点测试其光计数及暗计数，灯架自动转动到下个点，测试10圈，每圈16个点，可得到探测效率均匀性图。

4.根据权利要求2所述的大面积微通道板型光电倍增管测试装置，其特征在于，所述测试装置通过下述处理来测试前脉冲比例、后脉冲比例：

前脉冲比例测试：光电倍增管工作在1×10⁷增益、单光电子输入状态下，使用示波器测试光电倍增管前脉冲比例；使用与光源驱动脉冲同步脉冲信号作为示波器的触发信号，使光电倍增管输出的单光电子信号即主脉冲与示波器触发信号在时间一致；以大于4mV、小于20mV为阈值挑选单光电子信号，以单光电子信号上升沿半高点时间为t_o时间，统计1000个单光电子信号前t₀到t₀-80ns时间窗内出现幅度大于2mV的前脉冲数量n_p，前脉冲比例η_p：

其中，η_p是前脉冲比例，n_n是1000个单光电子信号前面t₀到t₀-80ns时间窗内出现的暗噪声数量；

n_n＝1000×80×f_n×10^-9..........................(10)

其中，f_n是光电倍增管暗噪声计数率；

后脉冲比例测试：按光电倍增管工作在1×10⁷增益、单光电子输入状态下，使用示波器测试光电倍增管前脉冲比例。使用与光源驱动脉冲同步脉冲信号作为示波器的触发信号，使光电倍增管输出的单光电子信号即主脉冲与示波器触发信号在时间一致；以大于4mV、小于20mV为阈值挑选单光电子信号，以单光电子信号上升沿半高点时间为t₀时间，统计1000个单光电子信号后面to+500ns到to+20us时间窗内出现幅度大于2mV的后脉冲数量n_f；后脉冲比例η_f：

其中，n_f是后脉冲比例，n_n是1000个单光电子信号后面t_o+500ns到t_o+20us时间窗内出现的暗噪声数量；

n_n＝1000×199890×f_n×10^-9........................................(12)

其中，f_n是光电倍增管暗噪声计数率；

具体测试步骤包括：

步骤1、将光电倍增管放在三维旋转台支撑架上，连接分压器、信号线、电源线，关闭暗箱门；

步骤2、调节待测管工作电压使其增益为1×10⁷，将信号输出线连接到示波器输入端口；

步骤3、调整脉冲信号与门信号之间延迟时间，使主峰位置与门信号下降沿同步；

步骤4、启动前后脉冲测试过程，开始测试，基于前脉冲比例测试原理、后脉冲比例测试原理进行测试。

5.一种基于权利要求1所述的大面积微通道板型光电倍增管测试装置的大面积微通道板型光电倍增管测试方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)阴极量子效率测试

测试步骤：

步骤1、将微通道板型光电倍增管放置在旋转暗箱的支撑架上，关好暗箱门，关闭外界光源；

步骤2、打开光源，波长为420nm，连接皮安表，打开量子效率测试软件，测试光电倍增管的量子效率；

测试原理：测试420nm的波长光照下的量子效率

式中：S_kr—阴极辐射灵敏度

I_k—阴极光电流

φ_k—辐通量

λ—波长

(2)平均量子效率及量子效率的均匀性

测试原理：以光电倍增管顶点为中心，测试10圈，每圈16个点，根据不同量子效率值选择不同的颜色表示，可得到量子效率均匀性的图；

测试步骤：

步骤1、将光电倍增管水平放置在旋转测试台中，打开旋转台控制系统，转动旋转台，使铝膜朝外，转动灯架使其处于顶部90度的位置

步骤2、阴极和聚焦极分别接到电流表输入和高压输出线上，关闭暗箱门；

步骤3、将校准样管放置在测试暗箱中，对准光纤，校准管阴极和聚焦极分别接到电流表输入和高压输出线上，关闭暗箱门；

步骤4、调节光源驱动信号，频率1kHz、占空比99％、调节信号幅度使待测管输出光电流为1/10*QE*100nA；

步骤5、打开量子效率均匀性测试软件，准确填写管号、顶部量子效率值及测试条件，开始测试；

(3)增益、单光电子谱峰谷比

增益测试原理：测量光电倍增管单光电子谱，单光电子谱有两个高斯峰，电子学台阶峰和单光电子脉冲电荷分布峰，峰位分别为Xped和Xsig，测试仪器每道电荷量为q，则电子增益为：

其中，e为电子电荷量；

当增益不是1×10⁷时，在光电倍增工作电压范围内，适当调节光电倍增管的工作电压大小，使光电倍增管工作在增益为1×10⁷状态下；

单光电子谱峰谷比测试原理：信号发生器产生的脉冲频率为1kHz，脉冲宽度为10ns，作为LED的驱动电压，LED波长选择405nm；通过调节LED的驱动脉冲电压幅度，使得电荷谱的光电子信号计数与总计数比例为0.1；

测量光电倍增管工作在1×10⁷电子增益下的单光电子谱，单光电子谱有两个高斯峰，一个为电子学台阶峰，另一个为单光电子脉冲电荷分布峰，单光电子脉冲电荷分布峰的峰值计数为n_p，两个峰之间谷位置计数为n_v，则峰谷比P/V为：

P/V＝n_p/n_v...........................................................(5)

测试步骤：

步骤1、开启VME机箱，稳定5min后开始测量单光电子谱；

步骤2、将光电倍增管放置在旋转台支架上，管芯连接好分压器，分压器阳极信号线接到示波器的输入端，电压输入端接到高压电源输出线上，关好暗箱门；

步骤3、将信号线另一头连接到示波器上，转动高压电源按钮，给光电倍增管提供负高压，查看示波器的信号，使示波器上观察到的信号幅度为20mV；；

步骤4、信号发生器输出同步触发门信号和光源脉冲驱动信号，并将信号线和门信号线连接到测试插件相应端口，启动测试；

步骤5、调节高压电源输出电压使增益值为1×10⁷，测试光电倍增管的单光峰谷比；

(4)暗计数率

暗计数测试原理：光电倍增管在无光输入状态下连续工作时间大于2h后方可进行暗噪声计数测试；使用低阈甄别器配合定标器测试光电倍增管暗噪声计数，低阈甄别器阈值设置为2mV，定标器测试时间设置为100s，定标器测试值除以100的值为光电倍增管每秒的暗噪声计数；

测试步骤：

步骤1、开启NIM低阈甄别器，将光电倍增管放置在旋转台支架上，管芯连接好分压器，分压器阳极信号线接到示波器的输入端，电压输入端接到高压电源输出线上，关好暗箱门；

步骤2、调节光电倍增管工作电压至增益为1×10⁷，关闭光源，无光环境下连续工作2h以后开始测试暗计数；

步骤3.将信号线连接到阈值甄别器2mv档，按下计数插件开始按钮开始测试，测试时间100s；

步骤4、测试结束后，计数停止，计数值/100s得到暗计数率；

(5)时间参数

1)信号上升时间

指信号前沿从幅度值的10％上升到90％的时间

2)信号下降时间

指信号后沿从幅度值的90％下降到10％的时间

3)渡越时间涨落

指阴极面发射的电子渡越到阳极的时间涨落，实际测量时以输出脉冲时间分布高斯的半高宽来度量；

测试步骤：

步骤1、将光电倍增管放在旋转台支撑架上

步骤2、调节光电倍增管工作电压至增益为1×10⁷调节光源驱动脉冲幅度大小使单光电子信号的计数与总计数的比例为2:10；

步骤3、将信号输出线连接到示波器输入端口；

步骤4、打开时间参数测试软件，开始时间参数测试；

(6)探测效率、探测效率均匀性

测试原理：对比顶部量子效率为QE₀、探测效率为DE₀的标准光电倍增管测试被测光电倍增管某一个点的量子效率QE_i，并使用标准光电倍增管和被测光电倍增管对量子效率为QE_i点分别探测同一光源，在相同时间内探测到的光子数分别为n₀和n_i，则被测光电倍增管该点的收集效率CE_i为：

按照阴极区域S_i，测试各区域收测效率CE_i，光电倍增管探测效率DE_i：

DE_i＝CE_i*QE_i.............................................(7)

其中，S_总是光电倍增管上半椭球面积，S_i是第i块阴极区域面积；

步骤1、将标准样管放置在暗箱中，待测管放置在旋转台支撑架上，连接好分压器、信号线、电源线，关闭暗箱门；

步骤2、打开旋转台控制系统，转动旋转台，使铝膜朝外，转动灯架使其处于顶部90度的位置；

步骤3、标准样管R12860接正高压电源，调节电压至增益为1×10⁷；

步骤4、调节门信号与光源脉冲驱动信号之间延迟时间，使标准管信号与待测管信号均在门信号内；

步骤5、启动相对收集效率测试过程，每个点测试其光计数及暗计数，灯架自动转动到下个点，测试10圈，每圈16个点，得到探测效率均匀性图；

(7)前脉冲比例、后脉冲比例

前脉冲比例测试原理：光电倍增管工作在1×10⁷增益、单光电子输入状态下，使用示波器测试光电倍增管前脉冲比例；使用与光源驱动脉冲同步脉冲信号作为示波器的触发信号，使光电倍增管输出的单光电子信号与示波器触发信号在时间一致；以大于4mV、小于20mV为阈值挑选单光电子信号，以单光电子信号上升沿半高点时间为t_o时间，统计1000个单光电子信号前t₀到t₀-80ns时间窗内出现幅度大于2mV的前脉冲数量n_p；前脉冲比例η_p：

其中，η_p是前脉冲比例，n_n是1000个单光电子信号前面t₀到t₀-80ns时间窗内出现的暗噪声数量；

n_n＝1000×80×f_n×10^-9............................(10)

其中，f_n是光电倍增管暗噪声计数率；

后脉冲比例测试原理：按光电倍增管工作在1×10⁷增益、单光电子输入状态下，使用示波器测试光电倍增管前脉冲比例；使用与光源驱动脉冲同步脉冲信号作为示波器的触发信号，使光电倍增管输出的单光电子信号与示波器触发信号在时间一致；以大于4mV、小于20mV为阈值挑选单光电子信号，以单光电子信号上升沿半高点时间为t₀时间，统计1000个单光电子信号后面t_o+500ns到t_o+20us时间窗内出现幅度大于2mV的后脉冲数量n_f；后脉冲比例η_f

其中，n_f是后脉冲比例，n_n是1000个单光电子信号后面t_o+500ns到t_o+20us时间窗内出现的暗噪声数量；

n_n＝1000×199890×f_n×10^-9.........................................(12)

其中，f_n是光电倍增管暗噪声计数率；

测试步骤：

步骤1、将光电倍增管放在旋转台支撑架上，连接好分压器、信号线、电源线，关闭暗箱门；

步骤2、调节待测管工作电压使其增益为1×10⁷，将信号输出线连接到示波器输入端口；

步骤3、调整脉冲信号与门信号之间延迟时间，使主峰位置与门信号下降沿同步；

步骤4、打开前后脉冲测试，基于前、后脉冲比例测试原理开始测试。