CN107044980B - 一种大面积pmt的光耦合扫描测试装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大面积PMT的光耦合扫描测试装置和方法，装置主要用于对PMT的均匀性进行扫描测试，包括旋转平台以及光耦合装置；PMT可转动地安装于旋转平台上，旋转平台能驱动PMT旋转；光耦合装置包括一光源、多个导光件、一导光架及一驱动装置，各导光件的接收端通过光接头固定于导光架；驱动装置驱动导光架或光源移动，以带动光源可选择性光连接各导光件的接收端；各导光件的输出端安装有光接头，各输出端光接头顺PMT的表面间隔布置，输出端光接头顺一第一周面方向排布，PMT旋转中，PMT外表面顺一第二周面方向旋转，第一周面方向与第二周面方向相交；且多个导光件出光方向对齐PMT的表面法线。尤其适用于大面积的PMT的扫描测试。

Description

一种大面积PMT的光耦合扫描测试装置和方法

技术领域

本发明总体来说涉及光电器件的扫描测试技术，具体而言，涉及一种成本低且性能稳定的大面积PMT的光耦合扫描测试装置和方法。

背景技术

在核电子学与核探测器领域，进行高能物理实验、核电子学与核探测器研制过程中，会使用大量的大型光电器件，例如大面积光电倍增管(简称PMT)。虽然对于小型的光电倍增管，由于其有效面积有限，在使用中一般不考虑其有效面积的均匀性。但是很多测试表明，无论是平面的光阴极还是球面的光阴极，由于没有采用转移阴极系统进行光阴极的制备，所以其光阴极的均匀性，受到锑球排布位置和光阴极制备工艺的限制，不可能做得非常均匀。由此，光阴极的均匀性也是衡量评价光阴极性能好坏的一个关键参数。

现有技术中，对于小面积的球型端窗的光电倍增管PMT，其表面均匀性的扫描测试，可以通过简单三维旋转扫描平台来实现。如图1A及图1B所示，图1A及图1B为现有技术中的PMT扫描测试装置的示意图。可以将光源61固定在立架上，通过两个旋转台控制被测PMT进行旋转，测试得到其均匀性。具体做法如下：

例如先将一个8吋的PMT水平安装固定到一个竖直旋转平台62上，通过这个竖直旋转台62实现PMT绕一水平轴线的转动，可以实现被测PMT围绕其中心轴实现纬线圈的旋转，对应于基本不动的光源，可以做到同一纬线圈内不同点的线扫面测试。即这个旋转台62每旋转一个角度后停止，等光源驱动PMT发生光电转换后产生光电信号，然后通过相关的电子学系统获取电脉冲信号，完成单点测试。PMT在旋转台的控制下旋转一周，完成单一纬线的数据扫描测试。

将上述PMT和这个竖直旋转台62，再整体安装到一个水平旋转台63，该水平旋转台63围绕一垂向轴线旋转，可通过水平旋转台63带动竖直旋转台62和被测的PMT围绕垂向轴线转动一个角度，使被测PMT对应这个固定不变的光源的位置发生变化，而光源61照射到被测PMT上的具体纬度发生变化，由此光源61照射另外一个纬度，进而通过旋转竖直旋转台62，完成这个纬度线圈对应的纬线扫描测试。

重复上述步骤，可以实现对8吋球形样管的均匀性扫描，其扫描测试的结果如图2A及图2B所示。

而对于小型平面端窗的光电倍增管PMT，其表面均匀性的扫描测试，可以通过简单的二维扫描平台来实现。通过X轴(水平轴线)和Y轴(垂直轴线)两维平动，来实现对平面均匀性的扫描测试。可以是固定光源，平动待测PMT样管；也可以是固定待测样管，平动光源，进行扫描可得出测试结果如图2C所示。

若该光电倍增管表面曲率半径与此处表面到水平旋转台63轴心的距离不同(通常是不同的)，竖直旋转台62转动而进行纬度位置变化时，将会导致光源61到PMT表面的距离和入光角度不同，这需要手动调整光源61的位置与角度，通常是拆装后再重新安装，之后再通过精确测量进行定位。而这种操作难免出现距离和入光角的误差，由于是高精度的光电倍增管，测试光线可能会控制在单光子级，这种误差将导致各纬度测试数据依据的条件有实质区别，将直接影响光阴极的均匀性判读。

并且，对于更大面积的大型球形或者椭球形PMT，由于其质量和体积较大，使得使用如图1A、图1B所示方案扫描测试此款大面积均匀性的可能性较低。不但待测样管质量较大，其大体积对应的大体积的安装平台和配重，将会超出一般旋转平台的承重条件，使得旋转平台不能正常工作或者被损坏。

针对大型球形或者椭球形PMT，由于这种PMT测试面积大，而且要求导光件输出端与PMT表面精确匹配，以保证输出的光线在出光量与角度上保持稳定，确保测试的准确性。所以，现有的测试操作方式中，还需要操作人员对此进行反复校正出光量与角度。并不能实现自动化地快速测试。

同时，上述扫描原理是，每旋转一个角度，测试一个点，然后再旋转，再测试，以此类推。测试期间每次旋转台的旋转都会比较耗时间，效率低下。并且由于大面积的PMT质量，还有可以在测试时产生晃动，极大的影响测试结果的准确性。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种可适用各种面积的PMT的测量装置，尤其适用于大面积PMT的扫描测量的大面积PMT的光耦合扫描测试装置。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种大面积PMT的光耦合扫描测试装置，其主要用于对PMT的均匀性进行扫描测试，其特征在于，包括旋转平台以及光耦合装置；

所述PMT可转动地安装于所述旋转平台上，所述旋转平台能驱动所述PMT旋转；

所述光耦合装置包括一光源、多个导光件、一导光架及一驱动装置，各所述导光件的接收端通过光接头固定于所述导光架；所述驱动装置驱动所述导光架或光源移动，以带动所述光源可选择性光连接各所述导光件的接收端；

各所述导光件的输出端安装有光接头，各输出端光接头顺所述PMT的表面间隔布置，所述输出端光接头顺一第一周面方向排布，所述PMT旋转中，所述PMT外表面顺一第二周面方向旋转，所述第一周面方向与所述第二周面方向相交；且所述多个导光件出光方向对齐所述PMT的表面法线。

根据本发明的一实施方式，其中所述导光架上的多个接收端光接头之间的距离相同，并且所述每个接收端光接头至所述导光架中心点的距离均相同。

根据本发明的一实施方式，其中所述光源与所述驱动装置连接，所述驱动装置能驱动所述光源围绕所述导光架的中心点旋转，借此所述光源选择性对齐耦合各接收端光接头。

根据本发明的一实施方式，其中所述第一周面方向与所述第二周面方向垂直相交，或所述第一周面方向与所述第二周面方向之间夹角为锐角。

根据本发明的一实施方式，其中还包括一支架，所述光耦合装置设置于所述支架上，并且所述支架上还安装有一固定板，所述固定板将所述多个导光件固定于所述支架上。

根据本发明的一实施方式，其中还包括一固定架，所述固定架安装于所述旋转平台上，并且所述固定架与所述旋转平台同心设置，所述固定架与所述PMT相匹配，所述PMT能固定安装于所述固定架内；所述光耦合装置固定于所述固定架外侧。

根据本发明的一实施方式，其中所述支架的上还安装有一固定导轨，所述固定导轨与所述PMT相匹配，所述多个输出端光接头依次固定于所述固定导轨上。

根据本发明的一实施方式，其中所述驱动装置为步进马达。

根据本发明的一实施方式，其中所述光源为发光二极管，或者激光二极管。

根据本发明的另一方面，一种大面积PMT的光耦合扫描测试的方法，其特征在于，提供一光耦合扫描测试装置，其包括旋转平台、光耦合装置以及支架；

所述旋转平台能驱动所述PMT旋转；

所述光耦合装置包括一光源以及多个导光件，所述多个导光件用于将所述光源的发出的光线依次传输至所述PMT的表面；

所述大面积PMT的光耦合扫描测试方法包括以下步骤：

测量步骤：所述多个导光件依次将光源传输至所述PMT的表面，并收集测试数据，以完成所述PMT一条经度或纬度方向的测试；

旋转步骤：所述旋转平台驱动所述PMT旋转，将所述PMT的另一条经度或纬度位置对齐所述多个导光件，所述多个导光件依次将光源传输至所述PMT的表面；

反复重复上述步骤，以完成对所述PMT的测试。

由上述技术方案可知，本发明的大面积PMT的光耦合扫描测试装置和方法的优点和积极效果在于：

本发明的旋转平台配合光耦合装置使用，可以测量多种PMT，尤其对于大面积的PMT的有较佳的效果，适用范围较广，并且其结构简单。在实际使用时，大面积PMT可以竖直安装在旋转平台上，可以实现对质量和体积巨大的PMT的均匀性扫描测试，并且不需要配重部件或者专门的PMT固定架，操作安装简单。另外利用随球形面多点布置光接头，并利用光耦合装置进行切换，所以PMT表面的光接头不需要随动位移，避免使用了高精度、高成本的多轴旋转台。

多个导光件间隔的固定排布，在PMT旋转调整角度时，导光件保持其位置不变。通过对旋转平台的转动，使被测样管总被位置固定的一导光件进行相同纬线的扫描，通过光耦合装置依次切换各个导光件输出光线，以得到沿第一周面方向的多点的测试数据；而且旋转平台带动被测样管旋转，可以将每次固定导光件组获得的第一周面方向扫描数据，沿着纬线进行再扫描，由此实现对整个待测样管表面均匀性的扫描测试。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1A及图1B为现有技术中的PMT扫描测试装置的示意图。

图2A、图2B及图2C为现有技术中的PMT扫描测试装置的扫描结果的示意图。

图3是根据一示例性实施方式示出的一种大面积PMT的光耦合扫描测试装置的立体示意图。

图4A及图4B是根据一示例性实施方式示出的一种光耦合装置的示意图。

图5A及图5B是根据一示例性实施方式示出的一种固定导轨的示意图。

图6是根据一示例性实施方式示出的一种大面积PMT扫描测试装置的扫描测试示意图。

图7是根据一示例性实施方式示出的一种大面积PMT扫描测试装置的扫描测试结果的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1.旋转平台；

2.光耦合装置；

21.光源；

211.供电装置；

22.导光件；

221.接收端；

222.输出端；

23.导光架；

24.驱动装置；

25.壳体；

3.支架；

31.固定板；

32.固定杆；

4.固定架；

5.固定导轨；

61.光源；

62.竖直旋转台；

63.水平旋转台；

100.固定平板；

L1.第一周面方向；

L2第二周面方向；

PMT.光电倍增管。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

本发明的实施例提供的一种大面积PMT的光耦合扫描测试装置，其主要用于对PMT的均匀性进行扫描测试，PMT具体为光电倍增管。本发明的大面积PMT的光耦合扫描测试装置，主要包括旋转平台以及光耦合装置，

在实际使用时，PMT可转动地安装于旋转平台上，旋转平台可以驱动PMT旋转；

光耦合装置具体可以包括一光源、多个导光件、一导光架及一驱动装置，各导光件的接收端通过光接头固定于导光架上；驱动装置主要用于驱动导光架或光源移动，以带动光源可选择性光连接各导光件的接收端；

其中各导光件的输出端可以安装有光接头，各输出端光接头可以顺PMT的表面间隔的布置，输出端光接头顺一第一周面方向排布，而PMT旋转时，PMT外表面顺一第二周面方向进行旋转，上述的第一周面方向与第二周面方向呈相交状态；并且多个导光件出光方向对齐PMT的表面法线。

下面结合附图，对于本发明的实施例，举例说明如下：

图3是根据一示例性实施方式示出的一种大面积PMT的光耦合扫描测试装置的立体示意图。图4A及图4B是根据一示例性实施方式示出的一种光耦合装置的示意图。图5A及图5B是根据一示例性实施方式示出的一种固定导轨的示意图。

如图3所示，本发明实施例的一种大面积PMT的光耦合扫描测试装置，其主要用于对PMT的均匀性进行扫描测试，PMT具体是指光电倍增管。而大面积PMT的光耦合扫描测试装置，其主要包括旋转平台1以及光耦合装置2。上述待测的PMT可转动地安装于旋转平台1上，旋转平台1能驱动待测的PMT旋转。

旋转平台1具体可以为具有高精度的自动旋转平台。高精度旋转平台1需要具有至少20公斤的承重能力，因为待测样管PMT和固定架4具有一定的质量。并且旋转平台1还可选择具有相对应的控制器。旋转平台1具体可以包括一空气轴承驱动及一动力装置，以提高其旋转精度。但是本发明并不限定旋转平台1的类型，只要能达到较高的精度均可使用。在实际使用过程中，旋转平台1具体可以安装于一固定平板100上，或者也可以直接固定的安装到一光学平台上，总之应该保证旋转平台的稳定性。最后可以将待测的PMT固定安装于旋转平台1上，并且两者应当同心安装，由旋转平台1驱动PMT沿轴线进行旋转。这里旋转平台1选择是平放于固定平板100，旋转平台1可带动PMT和固定架4绕一垂直轴线旋转。如此可避免PMT和固定架4的重力影响旋转精度，能保证旋转动作的精度，而且不受其它外力影响。

然而本领域技术人员应该理解的是，旋转平台1并非必须固定于固定平板100上或者一光学平台上，其也可以固定于其它装置上，只要保证旋转平台1的平衡性以及稳定性即可。

于本发明的一实施例中，还可以将旋转平台1的控制器与远程主机连接。通过远程主机来控制旋转平台1按照设定的程序，进行旋转以及暂停的动作。并且配合光耦合装置2，再与其它电子学系统协同取数，以完成对大面积PMT均匀性的扫描测试。

如图3、图4A及图4B所示，于本发明的一实施例中，光耦合装置2具体可以包括一光源21、多个导光件22、一导光架23及一驱动装置24。光源21具体可以采用使用LED或激光二极管LD。本领域技术人员应当清楚的是，光源21也可以是其它类型的光源，本发明并不限定其具体类型。光源21具体可由一供电装置211进行供电，供电装置211应该对应于光源21的类型而设置，以便于驱动光源21，本领域的技术人员可以根据实际情况进行调整，然而本发明并不限制于此。使用LED作为光源21，主要考虑其功耗低、寿命长，而且安全性较强，可以有效提高本发明实施例的使用寿命。另一方面，可以使用一信号产生器来驱动光源21发光。还可通过更换光源21变换不同波长光源，从紫外波段到红外波段的任意波长的LED，实现对不同光阴极灵敏度的光电器件的测试。通过调节加载电压还可以改变出光量。以适于各种不同的PMT的扫描测试。本领域技术人员应当清楚的是，光源21也可以是其它类型的光源，本发明并不限定其具体类型。例如，有机发光二极管OLED、量子点光源、或者其它半导体发光器件；光源可以是各种自然(天然)光源和人造光源，可以是宽光谱、单色光、快速光源。包括能自动精确调节的各种光源或不能自动精确调节的各种光源，例如太阳、碳弧灯、白炽灯、低压钠灯、高压钠灯、LED灯、激光器等。可选择利用外部光源以导光件从外部向光源盒内导入。

导光件22是呈线状的定向导光件，导光件22两端分别为接收端221和输出端222。各导光件22接收端221可通过光接头依次光连接一个光源21。应当理解的是，导光件22可选择是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具，传输原理是光的全反射。由于一般光源发出光线是发散的，利用纤维状导光件便可定向输入光线，之后经导光件22传输便可在输出端定向输出光斑，输出时发散性较小。光连接是指光源的光线通过连接装置或连接机构连接输入至导光件22内，光连接方式可为本领域常用技术手段。

导光件22的接收端221上可通过光接头安装于导光架23上，而导光件22的输出端222的光接头可顺待测的PMT的表面间隔的设置，并且将导光件22的出光方向对齐待测的PMT的表面法线。输出端222光接头可顺一第一周面方向L1排布。PMT旋转时，PMT的外表面可顺一第二周面方向L2旋转，并且第一周面方向L1与第二周面方向L2相交。

导光架23具体可以采用多种材质制，例如采用金属制成的板状结构，然而本发明并不限定其具体材质以及形状。导光架23可设置有多个导光件固定插座，导光件22的接收端221光接头固定的插设于导光架23上，以完成导光件22的固定。

驱动装置24可驱动导光架23或光源21移动，以带动光源21可选择性光连接各导光件22的接收端221。于本发明的一实施例中，驱动装置24具体可以采用一小型步进马达，以保证光耦合装置的高精度运行，但是本领域技术人员应当理解的是，驱动装置24并非必须采用步进马达，其也可以采用其它驱动装置，只要其在驱动光源21或者导光架23时，能够保证较高的精度且不会发生振动，或者其在驱动时不会受到外界晃动的影响均可作为本发明实施例的驱动装置24。另外光耦合装置2与上述旋转平台1保持相对固定的状态，以避免影响扫描测试结果的准确性。

于本发明的一实施例中，光耦合装置2还可以包括一壳体25，壳体25可以采用与上述导光架23同样的材质制成，在此不再重复说明。壳体25可以为多种形状，其可以与导光架23固定连接，并且包覆于驱动装置24以及光源21的外侧，以保护驱动装置24以及光源21。但是应当理解的是，并非本发明的所有实施方式中均包含壳体25，于本发明的其它一些实施方式中，也可以不使用壳体25。

于本发明的一实施例中，第一周面方向L1与第二周面方向L2垂直相交，或第一周面方向L1与第二周面方向L2之间夹角为锐角。第一周面方向L1具体可以是待测的PMT外表面的经线或者纬线。而第二周面方向L2同样也可以是待测的PMT外表面的经线或者纬度线。参照图3所示，举例来讲，第一周面方向L1为待测的PMT的经线。而旋转平台1则是沿第二周面方向L2旋转，即沿待测的PMT的纬线方向驱动待测的PMT进行旋转，两者垂直相交，以方便根据经纬度定位方法，将测试结果与PMT表面上的物理位置进行快速匹配。

所述第一周面方向L1与第二周面方向L2之间夹角为锐角的实施例，是指，第一周面方向L1可绕水平轴线旋转，虽第一周面方向L1与第二周面方向L2垂直相交具有更好的定位和操作便利，但第一周面方向L1可绕水平轴线旋转后，利用第一周面方向L1与第二周面方向L2之间夹角为锐角，可缩小所测多个纬线间的间距，并会产生一定偏移。如此，便可选择在多个角度进行测试，并通过将多个角度上的测试结果进行迭代校验，以形成像素更密集的测试结果，还能大幅提升测试精度。当然，这种情形下，应保证各输出端222光接头至PMT表面的间距均相等。

图4A及图4B是根据一示例性实施方式示出的一种光耦合装置的示意图。如图4A及图4B所示，于本发明的一实施例中，导光架23上的多个接收端221光接头之间的距离相同，并且每个接收端221光接头至导光架23中心点的距离均相同。光源21与驱动装置24连接，驱动装置24能驱动光源21围绕导光架23的中心点旋转，借此光源21选择性对齐耦合各接收端221光接头。也就是说，各导光件22的接收端221排布于导光架23的形状为圆形，该圆形的中心点即为导光架23的中心点，而且两相邻的导光件22的接收端221之间的距离也相同。在实际使用时，可以将驱动装置24驱动光源21旋转一角度，以对齐导光件22的接收端221以完成光耦合，各导光件22将光源发射出的光线传输至待测的PMT的表面。此示例性实施例中，将光源21固定于驱动装置24，将导光架23进行固定安装，选择以旋转光源21的方式进行光源21与多个导光件22接收端221间的切换，可保证光接头的安装精度，避免因导光件22接收端221位移而造成测试精度降低。

但是本领域技术人员应当理解的是，导光件22的接收端221布置于导光架23上的方式可以有多种，例如接收端221可以沿一条直线布置导光架23上，而驱动装置24可以驱动光源21沿直线方向移动，并依次与多个导光件22进行光耦合，由导光件22将光源21发射的光线传输至待测的PMT的表面。因此本发明的实施例并不限定导光件22的接收端221具体布置方式，本领域的技术人员可以根据实际情况自行调整。

如图3所示，于本发明的一实施例中，还包括一支架3，光耦合装置2主体设置于支架3上，并且支架3上还安装有一固定板31，固定板31将多个导光件22固定于支架3上，以避免各导光件22在使用时，发生各异性弯曲的情况，进一步的提高本发明实施例的测量的准确性。支架3具体可以为采用金属或塑料材质制成，例如可以采用铁、不锈钢或者铝合金材质制成。支架3可以由多个固定杆32组成，也可以由一个固定杆32组成，固定杆32上形成有安装位，其底部可通过常用连接件与固定平板100固定连接，固定杆32侧面上可设多个通槽，以便于上述装置通过连接件进行固定和定位。固定杆32可选择为实验室常用的支架，在此不再详细赘述。本发明并不限定固定杆32的具体数量。实际使用时，可以将支架3固定安装于一固定平板100上或者光学平台上，设置支架3不仅可以增加光耦合装置2的稳定性，而且还可以有效提高扫描测试的准确性，另一方面由于对PMT的扫描测试需在无光的环境下进行，因此支架3还可以用于支撑屏敝罩。还可以使本发明的实施例整体结构简单，易于使用。应当理解的是，并非本发明的所有实施方式中都必须具有支架3，在其它实施方式中也可以不包含支架3。

于本发明的一实施例中，还包括一固定架4，固定架4安装于旋转平台1上，并且固定架4与旋转平台1同心设置，固定架4与PMT相匹配，PMT能固定安装于固定架4内；所述光耦合装置2固定于所述固定架4外侧。固定架4具体也可以采用与上述支架3相同的材质制成，其具体的材质有多种选择因此不在详细说明。固定架4可以固定的安装于旋转平台1上，由旋转平台1驱动固定架4旋转，并且两者为同心旋转，固定架4与旋转平台1的连接方式可以采用多种方式，本领域技术人员可以根据实际情况自行选择。应当理解的是，由于待测的PMT的本身具有多种形状，因此固定架4具体的形状应当对应于待测的PMT设计。如图3所示，本实施例中的固定架4对应于待测的PMT而设计为一个类似于漏斗的形状，以用于固定待测的PMT。

图5A及图5B是根据一示例性实施方式示出的一种固定导轨的示意图。请结合参照图3、图5A及图5B所示，于本发明的一实施例中，支架3的上还安装有一固定导轨5，固定导轨5与PMT相匹配，多个输出端222光接头依次固定于固定导轨5上。固定导轨5的形状以保证多个输出端222光接头至PMT表面的距离均相等。固定导轨5具体可以采用如上述支架3的材质制成，本发明并不限制其具体的材质。具体来说，固定导轨5设置于支架3的两个固定杆32之间，并且位于上述待测的PMT表面上方，并且与之相匹配。另外由于PMT的形状本身也不固定，因此固定导轨也并非固定形状。如图所示，本实施例中固定导轨5为圆弧状，导光件22的输出端222通过光接头依次固定于固定导轨5上。

如图3所示，本发明实施例中PMT为竖直的设置于旋转平台1上，旋转平台1沿一竖直方向的轴线旋转，带动PMT绕垂线旋转以完成PMT的扫描测量。然而本领域技术人员应当理解的是，本发明并不限定于上述扫描测试的方式。在其它的实施方式中，例如还可以旋转平台1旋转90度，其它各组件也对应旋转平台1而设置，PMT也可以水平的设置于旋转平台1上，而此时旋转平台1沿垂直方向旋转，带动PMT沿垂直方向转动以完对PMT的扫描测量。

本发明还提供一种大面积PMT的光耦合扫描测试的方法，提供一光耦合扫描测试装置，其包括旋转平台1、光耦合装置2以及支架3；旋转平台1能驱动待测的PMT旋转；光耦合装置2包括一光源21以及多个导光件22，多个导光件22用于将光源21的发出的光线依次传输至待测的PMT的表面；

大面积PMT的光耦合扫描测试方法包括以下步骤：

测量步骤：多个导光件22依次将光源21发出的光线传输至待测的PMT的表面，并通过电子学系统收集测试数据，以完成待测的PMT一条经度或纬度方向的测试；

旋转步骤：旋转平台1驱动待测的PMT旋转，将待测的PMT的另一条经度或纬度位置对齐多个导光件22，多个导光件22依次将光源21传输至待测的PMT的表面；

反复重复上述步骤，以完成对PMT的测试。

以下将结合附图，对本发明的大面积PMT的光耦合扫描测试方法，详细说明如下。图6是根据一示例性实施方式示出的一种大面积PMT扫描测试装置的扫描测试示意图。图7是根据一示例性实施方式示出的一种大面积PMT扫描测试装置的扫描测试结果的示意图。

于本发明的一实施例中，导光件选择为光纤以进行示例说明，光纤的数量可以设置为10根，并且编号为①～⑩。在实际测量时，首先光源在外部电源的驱动下，发出满足测试要求的光。此时光源位于初始位置，对应①号光纤的将光源发出的光线，传输至待测PMT的表面，进行相关测试。然而考虑到光耦合装置与每根光纤耦合的细微差异及各光纤性能参数的不一致，需首先对每根光纤的出射光强进行刻度。保持光源加载电压不变，依次切换至各根光纤，使用功率计或光电探测器件测量相应光纤出射光强，完成对所有光纤的测量后，计算各测量值比例，记录下以用于对光电倍增管扫描结果进行修正。

待完成这个点的测试后，驱动装置带动光源旋转一定角度，到达②号光纤的位置，对应的②号光纤将LED光源23发出的光，通过光纤传输到待测PMT的表面，进行相关测试。

然后不断重复上述步骤，驱动装置带动光源按照一定的角度旋转一周，分别对应①～⑨号光纤，光源的光信号依次通过光纤传输到待测的PMT不同位置进行测试，⑩号光纤可以作为备用。

依次完成这十个点的测试后，驱动装置带动光源，在程序控制下，进行复位操作，回到①号光纤的位置。之所以进行复位操作，是由于光源需要电线连接电源，对其进行供电，如果旋转一周后不进行复位，将会发生电缆缠绕，最终无法进行操作的故障。

本发明实施例的扫描测试方法的整体流程如下：

第一步：可将待测大面积PMT安装到PMT旋转平台上。

第二步：开启光源在初始位置(即①号光纤的位置)，按照需求对被测PMT进行测试取数。然后驱动装置启动，按照设定的程序，依次旋转到②～⑨号光纤，与其他电子学协同取数，完成对应PMT位置1～9的数据扫描，如同图6所示，此一轮测试完成PMT表面上一块阴影扇区的扫描测试。

第三步：开启旋转平台，按照设定程序，将其带动被测PMT旋转一定角度后暂停旋转，然后重复第二步以完成另外一个扇区的扫描。

第四步：重复第三步，完成整个PMT表面积的扫描测试。

上述测试过程中，驱动装置、旋转平台以及光源所使用的信号产生器，光电倍增管的高压电源及数据采集设备均可以由计算机上的配套软件程序控制操作。

具体的测试原则如下：

1.PMT不旋转所对应经度不变，光源变化以完成不同纬度位置扫描：

通过驱动装置带动光源旋转，在被测PMT位置固定的情况下，依次将光线通过①～⑨号光纤，将光传输到PMT的表面，相当于光源位置变化，使得相同经度，不同纬度的PMT单元面积内，依次得到光照射，完成光电转换过程，进而结合电子学，完成数据获取。然后通过旋转平台驱动PMT旋转至一角度，依次对PMT的多个扇区内进和扫描测试，待PMT旋转一周后即完成对PMT的扫描测试。

2.光源不旋转所对应的纬度不变，PMT变化以完成不同经度位置扫描：

通过旋转平台的旋转，在光源固定的情况下，例如光源固定于①号光纤的位置，光源可选择常亮或是闪亮等方式。此时通过旋转平台驱动PMT旋转一周，以完成不同经度对应扇区内，但是同一纬度对应的面积单元的扫描测试。旋转平台转动的角度可以依据扫描的疏密程度来设定。然后驱动装置驱动光源，使光源依次与②～⑨号光纤进行耦合，依次完成PMT的各纬度面积的扫描测试，最后将扫描测试的结果与上述步骤1中的扫描测试结果进行对比校验，以得出最终的对应的光阴极量子效率均匀性如图7所示。

综上所述，本发明的大面积PMT的扫描测试装置及方法的优点和积极效果在于：

本发明的旋转平台配合光耦合装置使用，可以测量多种PMT，尤其对于大面积的PMT的有较佳的效果，适用范围较广，并且其结构简单。在实际使用时，大面积PMT可以竖直安装在旋转平台上，可以实现对质量和体积巨大的PMT的均匀性扫描测试，并且不需要配重部件或者专门的PMT固定架，操作安装简单。

多个导光件间隔的固定排布，在PMT旋转时，导光件保持其位置不变。通过对旋转平台的转动，使被测样管每次都可以被一组位置固定的导光件同时进行相同纬线的扫描；而且旋转平台带动被测样管旋转，可以将每次固定导光件组获得的经线扫描数据，沿着纬线进行再扫描，由此实现对整个待测样管表面均匀性的扫描测试。

光耦合装置使用同一个光源，使得经过旋转位置不同，将相同的光通过不同位置的导光件，传到被测PMT的不同位置，进而实现不同位置的均匀性测试，并且由于使用同一光源，可以保证光源的一致性和稳定性，有效提高本发明的准确性。另外由于多个导光件固定的排布，在扫描测试前，只需要依次刻度不同导光件的出光效率，得到归一化的刻度系数，就可以将多根导光件的出光当作相同的数据来使用，以进一步提高本发的测量的准确性。

应理解，以上描述的多个示例可沿多个方向(如倾斜、颠倒、水平、垂直，等等)并且以多个构造被利用，而不背离本发明的原理。附图中示出的实施例仅作为本发明的原理的有效应用的示例而被示出和描述，本发明并不限于这些实施例的任何具体的细节。

当然，一旦仔细考虑代表性实施例的以上描述，本领域技术人员就将容易理解，可对这些具体的实施例做出多种改型、添加、替代、删除以及其他变化，并且这些变化在本发明的原理的范围内。因此，前面的详细描述应被清楚地理解为是仅以说明和示例的方式来给出的，本发明的精神和范围仅由所附权利要求书及其等同物限定。

尽管已经参照某些实施例公开了本发明，但是在不背离本发明的范围和范畴的前提下，可以对所述的实施例进行多种变型和修改。因此，应该理解本发明并不局限于所阐述的实施例，其保护范围应当由所附权利要求的内容及其等价的结构和方案限定。

Claims (10)

1.一种大面积PMT的光耦合扫描测试装置，其主要用于对PMT的均匀性进行扫描测试，其特征在于，包括旋转平台以及光耦合装置；

所述PMT可转动地安装于所述旋转平台上，所述旋转平台能驱动所述PMT旋转；

所述光耦合装置包括一光源、多个导光件、一导光架及一驱动装置，各所述导光件的接收端通过光接头固定于所述导光架；所述驱动装置驱动所述导光架或光源移动，以带动所述光源可选择性光连接各所述导光件的接收端；

各所述导光件的输出端安装有光接头，各输出端光接头顺所述PMT的表面间隔布置，所述输出端光接头顺一第一周面方向排布，所述PMT旋转中，所述PMT外表面顺一第二周面方向旋转，所述第一周面方向与所述第二周面方向相交；且所述多个导光件出光方向对齐所述PMT的表面法线。

2.如权利要求1所述的大面积PMT的光耦合扫描测试装置，其特征在于，所述导光架上的多个接收端光接头之间的距离相同，并且所述每个接收端光接头至所述导光架中心点的距离均相同。

3.如权利要求2所述的大面积PMT的光耦合扫描测试装置，其特征在于，所述光源与所述驱动装置连接，所述驱动装置能驱动所述光源围绕所述导光架的中心点旋转，借此所述光源选择性对齐耦合各接收端光接头。

4.如权利要求1所述的大面积PMT的光耦合扫描测试装置，其特征在于，所述第一周面方向与所述第二周面方向垂直相交，或所述第一周面方向与所述第二周面方向之间夹角为锐角。

5.如权利要求1所述的大面积PMT的光耦合扫描测试装置，其特征在于，还包括一支架，所述光耦合装置设置于所述支架上，并且所述支架上还安装有一固定板，所述固定板将所述多个导光件固定于所述支架上。

6.如权利要求1所述的大面积PMT的光耦合扫描测试装置，其特征在于，还包括一固定架，所述固定架安装于所述旋转平台上，并且所述固定架与所述旋转平台同心设置，所述固定架与所述PMT相匹配，所述PMT能固定安装于所述固定架内；所述光耦合装置固定于所述固定架外侧。

7.如权利要求5所述的大面积PMT的光耦合扫描测试装置，其特征在于，所述支架的上还安装有一固定导轨，所述固定导轨与所述PMT相匹配，所述多个输出端光接头依次固定于所述固定导轨上。

8.如权利要求1至7中的任一项所述的大面积PMT的光耦合扫描测试装置，其特征在于，所述驱动装置为步进马达。

9.如权利要求1至7的任一所述的大面积PMT的光耦合扫描测试装置，其特征在于，所述光源为发光二极管，或者激光二极管。

10.一种大面积PMT的光耦合扫描测试的方法，其特征在于，提供一光耦合扫描测试装置，所述光耦合扫描测试装置为根据权利要求1至9中任一项所述的光耦合扫描测试装置，其包括旋转平台、光耦合装置以及支架；

所述旋转平台能驱动所述PMT旋转；

所述光耦合装置包括一光源以及多个导光件，所述多个导光件用于将所述光源的发出的光线依次传输至所述PMT的表面；

所述大面积PMT的光耦合扫描测试方法包括以下步骤：

测量步骤：所述多个导光件依次将光源传输至所述PMT的表面，并收集测试数据，以完成所述PMT一条经度或纬度方向的测试；

旋转步骤：所述旋转平台驱动所述PMT旋转，将所述PMT的另一条经度或纬度位置对齐所述多个导光件，所述多个导光件依次将光源传输至所述PMT的表面；

反复重复上述步骤，以完成对所述PMT的测试。