光电倍增管（PMT）分压器设计原理

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。