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原子發射光譜儀中光電倍增管的基本特性是什么?我們今天就來一起學習了解。
1) 靈敏度和工作光譜區
光電倍增管的靈敏度和工作光譜區主要取決于光電倍增管陰極和打拿極的光電發射材料。當入射到陰極表面的光子能量足以使電子脫離該表面時才發生電子的光電發射，即1/2mv2=hn-ф,( hn為光子能量，ф為電子的表面功函數，1/2mv2為電子動能)。當hn<ф時，不會有表面光電發射，而當hn=ф時，才有可能發生光電發射，這時所對應的光的波長λ=C/n稱為這種材料表面的閾波長。隨著入射光子波長的減小，產生光電子發射的效率將增大，但光電倍增管窗材料對光的吸收也隨之增大。顯然，光電倍增管的短波響應的極限主要取決于窗材料，而長波響應的極限主要取決于陰極和打拿極材料的性能。一般用于可見-紅外光譜區的光電倍增管用玻璃窗，而用于紫外光譜區的用石英窗。光陰極一般選用表面功函數低的堿金屬材料，如紅外譜區選用銀-氧-銫陰極，可見光譜區用銻-銫陰極或鉍-銀-氧-銫陰極，而紫外譜區則采用多堿光電陰極或梯-碲陰極。
光電倍增管的靈敏度S是指在1lm的光通量照射下所輸出的光電流強度，即S=i/F，單位為μA/lm。顯然，靈敏度隨入射光的波長而變化，這種靈敏度稱為光譜靈敏度，而描述光譜靈敏度隨波長而變化的曲線稱為光譜響應曲線(見右圖)，由此可確定光電倍增管的工作光譜區和最靈敏波長。例如我們常用的R427光電倍增管，其曲線偏碼為250S，光譜響應范圍為160-320nm，峰值波長200nm，光陰極材料Cs-Te，窗口材料為熔煉石英，典型電流放大率3.3×106。
2) 暗電流與線性響應范圍
光電倍增管在全暗條件下工作時，陽極所收集到的電流稱為暗電流。對某種波長的入射光，光電倍增管輸出的光電流為： i= KIi+i0 ，式中，Ii對應于產生光電流i的入射光強度，k為比例系數，i0為暗電流。由此可見，在一定的范圍內，光電流與入射光強度呈線性關系，即為光電倍增管的線性響應范圍。當入射光強度過大時，輸出的光電流隨光強的增大而趨向于飽和(見右圖)。線性響應范圍的大小與光陰極的材料有關。
暗電流的來源主要是由于極間的歐姆漏阻、陰極或其他部件的熱電子發射以及殘余氣體的離子發射、場致發射和玻璃閃爍等引起。
當光電倍增管在很低電壓下工作時，玻璃芯柱和管座絕緣不良引起的歐姆漏阻是暗電流的主要成分，暗電流隨工作電壓的升高成正比增加;當工作電壓較高時，暗電流主要來源于熱電子發射，由于光電陰極和倍增極材料的電子溢出功很低，甚至在室溫也可能有熱電子發射，這種熱電子發射隨電壓升高暗電流成指數倍增;當工作電壓較高時，光電倍增管內的殘余氣體可被光電離，產生帶正電荷的分子離子，當與陰極或打拿極碰撞時可產生二次電子，引起很大的輸出噪聲脈沖，另外高壓時在強電場作用下也可產生場致發射電子引起噪聲，另外當電子偏離正常軌跡打到玻殼上會出現閃爍現象引起暗電流脈沖，這一些暗電流均隨工作電壓升高而急劇增加，使光電倍增管工作不穩定，因此為了減少暗電流，對光電倍增管的最高工作電壓均加以限制。
3) 噪聲和信噪比
在入射光強度不變的情況下，暗電流和信號電流兩者的統計起伏叫做噪聲。這是由光子和電子的量子性質而帶來的統計起伏以及負載電阻在光電流經過時其電子的熱騷動引起的。輸出光電流強度與噪聲電流強度之比值，稱為信噪比。顯然，降低噪聲，提高信噪比，將能檢測到更微弱的入射光強度，從而大大有利于降低相應元素的檢出限。
4) 工作電壓和工作溫度
光電倍增管的工作電壓對光電流的強度有很大的影響，尤其是光陰極與第一打拿極間的電壓差對增益(放大倍數)、噪聲的影響更大。因此，要求電壓的波動不得超過0.05%，應采用高性能的穩壓電源供電，但工作電壓不許超過最大值(一般為-900v-1000v)，否則會引起自發放電而損壞管子，工作環境要求恒溫和低溫，以減小噪聲。
5) 疲勞和老化
在入射光強度過大或照射時間過長時，光電倍增管會出現光電流衰減、靈敏度驟降的疲勞現象，這是由于過大的光電流使電極升溫而使光電發射材料蒸發過多所引起。在停歇一段時間后還可全部或部分得到恢復。光電倍增管由于疲勞效應而靈敏度逐步下降，稱為老化，最后不能工作而損壞。過強的入射光會加速光電倍增管的老化損壞，因此，不能在工作狀態下(光電倍增管加上高壓時)打開光電直讀光譜儀的外罩，在日光照射下，光電倍增管很快便損壞。
光電測量原理
光電檢測的原理一般是通過光電接受元件將待測譜線的光強轉換為光電流，而光電流由積分電容累積，其電壓與入射光的光強成正比，測量積分電容器上的電壓，便獲得相應的譜線強度的信息。不同的儀器其檢測裝置具有不同的類型，但其測量原理是一樣的。其光電檢測系統主要有以下四個部分組成：1.光電轉換裝置，2.積分放大電路及其開關邏輯檢測，3.A/D轉換電路，4.計算機系統。
