混合探测器与光电倍增管的区别以及参数解析

混合探测器又叫混合型光电探测器，简称HPD(Hybrid photon detector)。混合探测器也具有倍增功能，与光电倍增管(PMT)的区别主要是倍增方式不同---混合探测器的倍增级采用的是一种半导体元件，这也是它被称为混合探测器的原因。

传统光电倍增管实现电子的倍增是通过多个分离的打拿极进行倍增，所以传统的光电倍增管也称之为打拿型光电倍增管。混合探测器光阴极释放的电子直接入射到半导体中，然后通过半导体进行倍增，最后通过阳极输出。

混合探测器直接使用半导体取代打拿极，对电子进行倍增。具有倍增分散比较小，而且具有能量分辨率高、稳定性高的特点。

混合探测器内部结构图

下面将对混合探测器的参数进行详细的解析。

一，增益分布

由于混合探测器阴极面的电子的打入增益比较高，然后经过半导体的倍增，两个的倍增效果共同决定了混合探测器的整体增益。混合探测器具有极小的倍增分散，相比于传统的光电倍增管，电子的倍增是通过连续的倍增极进行倍增，经过倍增极的数量比较多，不同的倍增级存在增益的不均匀性，所以电子的倍增分散比较大。

二，能量分辨率

混合探测器的增益是由阴极面的电子打入增益和半导体的雪崩增益共同决定，其中电子的打入增益可以通过施加高压进行调节。混合探测器阴极面的电子打入增益相比于传统的光电倍增管是非常高的，当光阴极面电压为-8 kV时，入射电子增益大约为1100，如此高的增益能够有效地对不同光子释放的电子进行放大，然后再进行半导体的倍增，从而可以有效地区分光子数。可以检测出1-5个光电子分布的波峰，如下图所示。

1-5个光电子分布的波峰

三，收集效率

收集效率是指入射到第一倍增极有效部分的光电子的几率。光电倍增管的收集效率取决于倍增极的种类和施加的电压。和光电倍增管相比，由于混合探测器采用特别的结构设计，可以使光阴极面发射出来的电子全部入射到半导体增益元件上，因此混合探测器具有更好的收集效率。

四，均匀性

均匀性是指光打在混合探测阴极面不同位置而产生的灵敏度输出的一致性。混合探测器的均匀性由阴极面的均匀性和半导体增益的均匀性共同决定。下图是R7110U-07的阳极均匀性特征图，可以从图中看到混合探测器具有很好的均匀性。

五，后脉冲

我们在进行脉冲测试时，经常看到在对应信号输出脉冲后面，还有一些小的杂散脉冲信号，这样的输出被称作后脉冲。如下图所示。

后脉冲出现在主信号后面，经常会影响到微弱信号的精确测量。不过，由于HPD的结构比较简单，与光电倍增管相比，后脉冲比较小，后脉冲特性良好。

混合探测器能够广泛应用在不同的光探测场合中，满足不同的探测需求。和光电倍增管相比，除了上述的性能特点外，还具有较好的光滞后性、时间特性、线性等。

审核编辑 黄宇