倍增极

倍增极的作用与结构位置

光电倍增管由光电阴极、聚焦电极、倍增极（打拿极）、阳极等组成。倍增极位于光电阴极与阳极之间，其作用是接收来自光电阴极或前一级倍增极的电子，并在电子轰击下发射出数目更多的次级电子，从而实现电流的逐级放大。

二次电子发射与发射系数

当具有足够动能的电子轰击倍增极表面时，倍增极材料会发射出次级电子，这一现象称为二次电子发射。二次电子发射系数 δ 定义为该级发射出的二次电子数与入射到该级的电子数之比，即

δ 是无量纲量，其大小与倍增极材料、表面状态以及入射电子的能量有关。为使电子逐级获得加速并保证次级电子被下一级有效收集，各倍增极的电位逐级升高，相邻倍增极之间保持一定的电位差。

多级倍增与倍增系数

设光电阴极发出的初始光电流为 i，经过 n 级倍增极后到达阳极的电流为 I。若每一级的二次电子发射系数均为 δ，则每经过一级，电子数（电流）被放大 δ 倍，经过 n 级后总放大倍数为 δ 的 n 次幂。因此阳极电流为

光电倍增管的电流放大倍数（倍增系数）为

式中 i 为光电阴极发出的初始光电流，单位 A；I 为阳极电流，单位 A；δ 为倍增极的二次电子发射系数，无量纲；n 为倍增极级数，一般取 9～11 级；M 为倍增系数，无量纲。

倍增系数与工作电压的关系

倍增系数 M 与所加电压有关，电压决定了倍增极收集和加速电子的能力。电压波动会引起倍增系数波动，从而影响输出电流的稳定性。一般阳极与阴极之间的总电压在 1000～2500 V 之间，相邻两倍增极之间的电位差在 50～100 V 之间。在此条件下，M 通常可达 10⁵～10⁸。需注意，总电压、级间电压与倍增极级数三者相互制约：总电压近似等于级间电压与级数之积，因此 9～11 级、1000～2500 V 总压与 50～100 V 级压不能普遍同时作为同一器件的规格，具体数值须由型号及分压配置确定。需注意，总电压、级间电压与倍增极级数三者相互制约：总电压近似等于级间电压与级数之积，因此 9～11 级、1000～2500 V 总压与 50～100 V 级压不能普遍同时作为同一器件的规格，具体数值须由型号及分压配置确定。

适用范围与注意条件

上述 I = iδⁿ 的关系建立在各级发射系数相同、各级收集效率理想且电子在级间不损失的条件下。实际器件中各级 δ 可能略有差异，此时总倍增系数应为各级发射系数之积。倍增极材料常涂覆铯-锑或银-镁等光敏材料以增强二次发射。由于光电倍增管灵敏度很高，不能受强光照射，否则易损坏；极间电压也不能过高，过高会使阳极电流不稳。