光電倍增管結構圖

　　光電倍增管由入射窗、光電陰極、電子光學輸入系統、倍增系統、陽極等部分組成。它的工作原理是建立在光電效應、二次電子發射和電子光學的理論基礎上。它的工作過程是光子入射到光陰極上產生光電子，光電子通過電子光學系統（聚焦系統），進入倍增系統，電子得到倍增，通過陽極把電子收集起來，形成陽極電流或電壓輸出。光電倍增管典型結構如圖4-3-1所示。

　　光電倍增管通常分為端窗式（Head-on）和側窗式（ Side-on ）兩大類型，如圖4-3-2所示。端窗式光電倍增管是通過管殼頂部接受入射光，其對應的陰極結構形式通常為透射式（半透明）光陰極，在石油測井中通常使用這種類型光電倍增管。側窗式光電倍增管是通過管殼側面接受入射光，其對應的陰極結構形式通常是反射式（不透明）光陰極。

　　在石油測井中比較感興趣的是來自地層的γ射線，最不希望記錄的是套管、水泥環、井內液體物質產生的γ射線。為了減少這些物質產生的γ射線影響。可以做個試驗，看看側窗式光電倍增管在石油測井中（雙探測器核測井儀器—短探測器—側窗式光電倍增管）能否應用。

　　光電倍增管的組成

　　1、入射光窗

　　在光陰極的前面，是一層透明的玻璃。入射光窗一般應用硼硅玻璃、透紫玻璃、合成石英玻璃、氟化鎂晶體、藍寶石等做成。每種玻璃有其對光子波長的透光率。所以要根據所測量的光子波長，選擇某種光窗材料的光電倍增管。

　　2、光陰極面

　　光陰極面是一種半導體材料，光入射后，材料中的價電子吸收光子能量而向表面擴散，越過真空位壘后成為自由光電子并發射到真空中，該現象的發生存在一定概率，即為PMT的量子效率。光陰極面按光電子發射過程可分為反射式和投射式，對應側窗型PMT和端窗型PMT。

　　3、電子倍增系統

　　PMT中的電子運動是由電場決定的，而電場又受電極形狀、電極配置和所加電壓的支配，為使PMT具有最佳性能，需要對其電位分布和電極結構進行優化。光陰極面發出的光電子經過從第一倍增極到末倍增極（最多19級）的倍增系統，可以得到10倍到108倍的電流增益。

　　4、陽極

　　PMT的陽極部分負責將經過各級倍增的二次電子進行收集，并通過外接電路將電流信號輸出。陽極結構的設計要確保陽極和末倍增極間的電位差合適，以避免空間電荷效應，從而獲得大的輸出電流。

　　5、電子光學輸入系統

　　電子光學輸入系統由光陰極和第一倍增極之間的電極結構以及所加電位組成，它使光電子盡可能多地聚焦在第一倍增極有效面積上。在快速光電倍增管中，還要求電子光學輸入系統使光電子渡越時間分散最小。

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