光电倍增管的性能和参数是什么？
(1)敏感度。灵敏度是衡量光电倍增管的一个重要参数。感光度一般分为辐照感光度和光照感光度。辐射灵敏度定义为通过将光电倍增管的光电表面输出的电流除以入射光的辐射功率而获得的商，通常以A/W为单位。照明灵敏度定义为光电倍增管输出光电流除以入射光通量所得的商，通常以A/lm为单位。
光电阴极的灵敏度一般用照度灵敏度来表示，有些应用(如闪烁计数)需要蓝光灵敏度，因为它与闪烁计数中使用的闪烁体发出的光谱非常接近。在分光光度计的应用中，需要检测近红外光谱，常用红光灵敏度或“红白比”。
(2)量子效率。光照灵敏度一般用来比较同类型光阴极的灵敏度。然而，这些数据不能为具有不同光谱响应的光电阴极提供有效的比较。就光电倍增管的性能而言，特定峰值波长处的量子效率可以给出更明确的指示。在给定的辐射波长下，量子效率被定义为阴极发射的光电子数与入射光子数之比。该值通常以百分比表示，可通过以下公式计算:
其中s是给定波长下的辐射灵敏度，a/w；λ-波长，nm。
(3)光谱响应。光电倍增管的阴极吸收入射光子的能量，并将其转化为光电子。它的转换效率随着入射光的波长而变化。光谱响应的长波端取决于光阴极材料，短波端取决于入射窗口材料。不同的窗口材料和光电发射层具有不同的光谱响应曲线，即同一类型的光电倍增管的光谱响应曲线也随着制造工艺的不同而在很大范围内变化。光谱响应曲线如图4-3-4所示。
(4)电流放大(增益)。光电倍增管的电流放大倍数是阳极输出电流与光阴极电流的比值。理想情况下，假设每个倍增极的平均二次发射倍数为δ，多个倍增极的光电倍增管的电流增益为δ n，一般来说，二次发射系数由下式给出:
其中a是常数；VD是电极间电压；α是由倍增极材料及其几何结构决定的系数，其值一般在0.7-0.8之间。
在这种具有几个倍增电极的光电倍增管中，当在阴极和阳极之间施加电压V时，光电倍增管的电流增益G表示为
或者简单地测量阳极照明灵敏度SP和阴极照明灵敏度SK来计算:
(5)暗电流。当光电倍增管没有被光照射时(严格来说是辐射被完全隔离时)，产生的电流称为暗电流。一般来说，暗电流是由以下原因引起的:欧姆泄漏、热离子发射、残余气体电离(离子反馈)、场发射、玻璃发光和切伦科夫辐射。
(6)线性电流。线性电流的大小与光电倍增管的结构类型、工作电压和分压器设计有关。这种线性关系的破坏来自两个方面:一方面，在低线性端，即输入信号较弱时，受到光电倍增管暗电流的干扰，决定了光电倍增管能探测到的最低信号；另一方面，线性高端，即输入信号较强时，受各种因素影响。它通常由以下因素引起:光阴极的电阻效应、分压效应和空间电荷效应。
(7)稳定性。光电倍增管的稳定性在闪烁计数和计量测量中非常重要。特别是光电倍增管的稳定性，是鉴别等能量核衰变产生的总吸收峰时必须认真考虑的参数。与管的工作电压、阳极和端电压、阳极输出电流、工作时间、静止时间、光电倍增管工作前的状态、倍增器的材料和制造工艺有关。实验表明，光电倍增管的输出信号随工作时间的变化，表现为两个过程，不同的是过程的“建立时间”不同，然后表现为稳定平衡的工作状态。第一个过程是“快速变化”过程。它的设置时间一般是几十分钟到几个小时。第二个过程是一个“缓慢变化”的过程。这与倍增极的二次发射系数随时间的缓慢变化有关。
当强调稳定性时，建议平均阳极电流为1μA或更低。光电倍增管阳极电流随时间的变化曲线如图4-3-5所示。
(8)滞后效应。当工作电压或入射光发生变化时，光电倍增管会有几秒到几十秒的不稳定输出过程。在达到稳定状态之前，输出信号会稍微过脉冲或欠脉冲。在分光光度试验中，应注意这种滞后特性。滞后特性是由二次电子偏离预定轨道和诸如电极支撑玻璃的静电引起的。所以滨松公司侧窗光电倍增管采用的“抗迟滞设计”实际上消除了迟滞现象。光电倍增管的迟滞特性如图4-3-6所示。
(9)统一性。均匀性是指入射光打在光电阴极不同位置时的灵敏度变化。尽管光电倍增管在结构和电子轨迹上被设计为第一个倍增电极或下一个倍增电极有效收集阴极产生的光电子和倍增电极产生的二次电子，但在聚焦或倍增过程中仍会有电子偏离预定轨迹，降低收集效率。这种不均匀性当然受到来自阴极不同位置的光电子发射的影响，也与阴极本身的光电表面的金属层的均匀性有关。
一般来说，由于阴极和第一倍增器电极的几何结构特征，端窗光电倍增管在均匀性上优于侧窗光电倍增管。
(10)时间特征。由于电子在倍增过程中的统计特性，电子的初速度效应和轨道效应，电子同时从阴极发射到阳极的时间是不同的。因此，当输入信号是具有δ函数的光脉冲时，阳极电流脉冲变宽。为了表征光电倍增管的时间特性，通常使用脉冲上升时间、脉冲响应宽度、渡越时间和TTS-时间分辨率等参数。
阳极脉冲上升时间是光电倍增管受极短脉冲(δ函数光源)照射时，从输出脉冲峰值的10%上升到90%所需的时间。渡越时间是从入射光到光电表面直到输出脉冲出现的时间。飞行时间色散(TTS)定义为从重复δ函数光源照亮光电倍增管阴极的时刻到阳极输出前沿出现在半幅值的时刻的时间变化。通常用输出时间分布曲线上的半宽度来衡量。阳极脉冲的上升和过渡时间如图4-3-7所示。
(11)暗计数(噪点)。在闪烁计数的应用中，经常需要知道光电倍增管的暗脉冲。暗脉冲通常用等效噪声能量当量和暗计数率来表示。暗脉冲计数率在实际中应用最为广泛，它被定义为输出暗脉冲谱上两个阈值之间的总计数率，阈值基于单个电子的平均振幅。暗脉冲的计数率与光电倍增管的热电子发射有关。
在低能射线检测(如液体闪烁)和环境γ射线监测中，更多关注的是检测装置的背景噪声(背景计数)。虽然可以用符合计数法消除高能射线(建筑物和大气中的天然放射性)引起的暗脉冲计数，但光电倍增管的极板、玻璃(硼硅玻璃)和陶瓷或多或少含有放射性40K，这是本底计数的来源。所以背景测试低的光电倍增管最好用低钾或无钾玻璃。
(12)高原特征。在闪烁计数中，用光电倍增管-闪烁体模块记录恒定强度的核辐射源时，其计数率在某一区域基本不随外加高压的变化而变化，该区域通常称为坪区。闪烁计数器的“平台”不是光电倍增管的特性，而是闪烁计数器在一定条件下的特性。只有当光电倍增管输出的所有信号的幅度大于仪器的判别阈值，且噪声幅度小于某一电压范围内的判别阈值时，才会产生计数“坪”。显然，这个平台与核辐射能量、晶体和光电倍增管的性能、仪器的放大倍数和分辨阈值有关。
如图4-3-8所示，平台的终端是由光电倍增管的噪声引起的。光电倍增管的噪声随着温度指数的增加而增加，所以平台随着温度的增加而变差。此外，随着温度的升高，光电倍增管的灵敏度降低，从而降低了平台开始时的计数率，这两种效应缩短了闪烁计数器的平台面积。平台前端与光电倍增管的灵敏度有关，灵敏度高，启动早，灵敏度低，启动晚，平台长。
用闪烁计数器测量强度时，选择坪区是非常重要的。即使仪器和光电倍增管的工作温度和性能发生一定程度的变化，仪器也能长期稳定工作。
作为一个应用实例，在放射性测井中，用于探测的光电倍增管常常用平台特性来评价。
(13)脉冲幅度(能量)分辨率。由于光电发射和二次电子发射的统计，即使入射相同能量的光子，输出脉冲幅度也是变化的(有一定的色散)。产生的脉冲幅度的分布限制了管对光子数的分辨率，因此也是限制闪烁体和光电倍增管组件脉冲幅度分辨率的主要原因之一。为此，引入了脉冲幅度分辨率参数来表征仪器区分两种不同输入信号幅度的能力。脉冲幅度分辨率是指所研究的脉冲幅度分布曲线上对应的峰位B除以峰的计数半宽A，即a/b，用百分数表示，脉冲幅度分辨率(FWHM)=(a/b)×100%，如图4-3-9所示。
①光电倍增管-闪烁模块的脉冲幅度分辨率。一般来说，为了提高脉冲幅度的分辨率，应尽可能提高发光效率(即增加光子数)、光子收集效率、光电转换效率和第一倍增器收集光电子的系数。同时，应尽可能改善影响脉冲幅度分辨率的其他因素。
测量光电倍增管组件的脉冲幅度分辨率时，光电倍增管应工作在线性区。整个测试系统(光电倍增管、闪烁体、放大器和多道脉冲幅度分析器)的线性刻度可以通过60Co核辐射源的高能峰正好是137Cs的全能峰的两倍的对应关系来进行刻度。不适当的阳极电压、过大的增益(导致阳极电流饱和)或不适当的分压器都会导致输出脉冲幅度分布的压缩，从而导致不正确的(较好的)脉冲幅度分辨率。
②光电倍增管的固有分辨率。在闪烁计数中，需要给出光电倍增管-闪烁体组件的脉冲幅度分辨率。但是需要测量光电倍增管的固有分辨率才能真实反映其固有特性。光电倍增管的固有分辨率可以用脉冲光源(如LED光源)来测量。它的光强要校准到相当于137 CS+NAI (TL)晶体的闪光强度。光谱特性和脉冲持续时间最好与碘化钠闪烁体和137Cs源信号相似，阳极的时间常数必须远大于光脉冲持续时间和闪烁体衰变时间。显然，光辐射源测得的自然振幅分辨率明显小于光电倍增管-闪烁体模块的分辨率，可以作为估算碘化钠闪烁体获得的脉冲分辨率的依据。光电倍增管-闪烁体组件的脉冲幅度分辨率r应为光电倍增管固有分辨率的平方(RP2)和碘化钠闪烁体分辨率的平方(RS2):