發(fā)布日期：2023-06-05 14:31:04
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要想了解一下光照靈敏度與輻射靈敏度之間的差異，首先需要了解輻射度量和光度量這兩個(gè)參數(shù)。
輻射度量的引入是為了定量描述光輻射。輻射功率是輻射度單位系統(tǒng)中的基本量，僅與輻射物體有關(guān)，并且輻射度量系統(tǒng)可以應(yīng)用于整個(gè)電磁波段?；締挝皇峭咛兀╓）或焦耳（J）。在日常應(yīng)用中，我們經(jīng)常聽到的是輻射通量，它是指光源在單位時(shí)間內(nèi)向各個(gè)方向輻射的能量，我們可以表示為：其中，d是在dt時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移的單元能量。輻射通量的單位為瓦特（W）或焦耳/秒（J/S）。二、光度量
針對(duì)不同頻率的輻射，不同的人眼視覺細(xì)胞有不同的反應(yīng)，因此用輻射度量的單位來描述光輻射不能準(zhǔn)確反映明暗變化。為了定量的描述人眼對(duì)各種頻率輻射能的相對(duì)靈敏度，引入了視見函數(shù)，國際照明委員會(huì)從很多人的大量觀察結(jié)果中取得平均值，得出了視見函數(shù)和波長的曲線（參考下圖1）。其中虛線是暗視覺視見函數(shù)，實(shí)線是明視覺視見函數(shù)。從圖1中我們可以看到人眼對(duì)于波長555 nm的綠光最敏感，取視見函數(shù)值為1。基本單位是坎德拉（cd），光度量學(xué)只適用于可見光波段。我們常聽到的光通量，是從數(shù)量上描述電磁輻射對(duì)視覺的刺激強(qiáng)度引入的新物理量，稱為光通量φV，也稱之為光功率，表達(dá)式：其中φV為光通量，單位為lm。C為最大光視效能，數(shù)值為683 m/W，為輻通量，單位為W。即輻通量為1 W時(shí)，波長等于555 nm的綠光的光通量為683 lm，即1 lm光通量相當(dāng)?shù)耐邤?shù)為1/683（對(duì)波長為555 nm而言），其他的波長，1 lm光通量相當(dāng)?shù)耐邤?shù)均大于1/683。
所以，輻射靈敏度是絕對(duì)的針對(duì)全部電磁波段能量的定量描述，而光度量是僅僅針對(duì)可見光波段，利用人眼作為探測器的描述，他們之間可以通過視見函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
三、光照靈敏度
陰極（陽極）光照靈敏度是指在特定的光源下，一般選用色溫為2856 K的鎢絲燈作為標(biāo)準(zhǔn)光源，對(duì)應(yīng)1 lm光的輸出電流稱之為光照靈敏度。陰極光照靈敏度是指用色溫2856 K的鎢絲燈，當(dāng)1 lm的光入射在陰極上，然后在陰極和陽極之間加一定的電壓所測試的數(shù)據(jù)，單位為uA/lm。對(duì)應(yīng)的，陽極光照靈敏度是指在陰極光照靈敏度的基礎(chǔ)上，在倍增級(jí)間施加一定的增益電壓得到的電流值。一般陰極光照靈敏度乘以倍增電壓的增益值，就是陽極的光照靈敏度。以R928光電倍增管為例。R928為側(cè)窗型光電倍增管，直徑為28 mm，光陰極面為多堿
R928的陰極光照靈敏度典型值為250 uA/lm，然后陽極光照靈敏度的典型值為2500 A/lm，他們之間的比值為107，與我們給出的在電壓1000 V的增益為107相匹配。
圖3 R928電壓&增益曲線圖四、輻射靈敏度
輻射靈敏度也是我們最關(guān)注的參數(shù)，是指在特定波長下，陰極面發(fā)射電流與入射光輻射功率之間的比值，單位為A/W。也可以使用量子效率來表示，他們之間的關(guān)系如下式：
其中，h 是普朗克常數(shù)，λ是入射光波長(nm)， c是真空中光的速度，e 是電子的電荷量，量子效率用百分比表示。陰極輻射靈敏度是指用特定波長和特定功率光源照射光電倍增管時(shí)的輸出，陽極光照靈敏度則是在加了倍增電壓下的陽極輸出值。陰極輻射靈敏度乘以倍增電壓的增益值就是陽極的輻射靈敏度。以R928光電倍增管為例，波長為400 nm時(shí)，陰極的輻射靈敏度典型值為7.4*105 mA/W，陽極的輻射靈敏度為A/W，他們之間的比值為107，與我們給出的在電壓1000 V的增益為107相匹配。我們根據(jù)陰極輻射靈敏度換算出其量子效率約為23%，與我們給出的量子效率曲線圖是一致的，其余波長的量子效率和輻射靈敏度均可以用該方法計(jì)算。
圖4 R928陰極輻射靈敏度&量子效率曲線光照靈敏度參數(shù)能夠有效反映光電倍增管在可見光波段范圍內(nèi)的靈敏度，而輻射靈敏度能夠精確到特定波長下的輻射靈敏度，更適合我們來評(píng)判光電倍增管的靈敏度參數(shù)。所以，我們可以根據(jù)使用的場景和或者光源來選擇不同參數(shù)下的光電倍增管，來滿足我們的使用需求。為什么要測試藍(lán)光靈敏度呢？在閃爍探測器中使用的閃爍體一般是碘化鈉等發(fā)光波長為420 nm的閃爍體，閃爍體發(fā)出的波長與該濾光片的透過率是非常一致的。所以針對(duì)有閃爍體應(yīng)用的場合中，藍(lán)光靈敏度能夠很好地反應(yīng)光電倍增管的靈敏度情況。藍(lán)光靈敏度是在光照靈敏度測試時(shí)，在光電倍增管的前面加入藍(lán)色濾光片后測其陰極輸出的電流。其中使用的濾光片是CS-5-58(康寧公司制)的濾光片，需要把CS-5-58標(biāo)準(zhǔn)樣品磨成一半的厚度后，再進(jìn)行測試。
紅白光靈敏度是用來評(píng)價(jià)光電倍增管在近紅外區(qū)域的靈敏度特性，測試方法和藍(lán)光靈敏度基本一致。在測試光照靈敏度的條件下，插入紅外光濾片后測得光電流除以沒有濾光片時(shí)入射到光陰極的光電流得出紅光靈敏度，此值與陰極光照靈敏度比值，稱為紅白光靈敏度比。其中所使用的濾光片為IR-D80A(東芝公司制)，除此以外，也用R-68(東芝公司制)。隨濾光片的種類不同，紅光靈敏度的值也有變化。
圖5 不同濾光片的光譜透過率
