技術特征：

1.一種大面積微通道板型光電倍增管測試裝置，其特征在于，包括三維旋轉臺、高壓電源、單片機、信號發生器、VME控制器、NIM系統、工控機、光源以及積分球，其中：

單片機控制三維旋轉臺的電機轉動，進而控制三維旋轉臺的轉動和燈架的轉動，燈架上安裝光源；

信號發生器用于控制測試裝置的光源，光源通過積分球產生均勻照度的光，再通過一分兩路光纖給三維旋轉臺上的待測管和暗箱校準管，兩光纖之間的出光均勻性大于95％。；

高壓電源利用分壓器對光電倍增管各極供電，各極間電壓由分壓器的分壓比決定；

NIM系統用于讀取光電倍增管的信號，再通過VME系統控制V965電荷數字轉換器實現模數轉換，從而將采集的數據傳遞到工控機中進行處理；

基于VME控制器和圖形編譯軟件LabVIEW在工控機的系統環境中對采集的數據進行分析及記錄。

2.根據權利要求1所述的大面積微通道板型光電倍增管測試裝置，其特征在于，所述測試裝置在測試光電倍增管過程中，使用暗箱、皮安表、信號發生器、高壓電源，測試大面積光電倍增管的量子效率；使用暗箱、VME控制器、示波器、信號發生器、高壓電源，測試光電倍增管的單光電子譜，從而刻度出大面積光電倍增管的增益、峰谷比、能量分辨率、相對探測效率、相對收集效率；使用暗箱、NIM系統、高壓電源，測試大面積光電倍增管的暗計數；使用暗箱、示波器、VME控制器、高壓電源，測試大面積光電倍增管的時間參數，包括上升時間、下降時間、渡越時間漲落；使用三維旋轉臺、VME控制器、示波器、信號發生器、高壓電源，完成均勻性掃描測試，包括：大面積光電倍增管的光陰極量子效率均勻性、增益均勻性、峰谷比均勻性、探測效率均勻性、收集效率均勻性。

3.根據權利要求2所述的大面積微通道板型光電倍增管測試裝置，其特征在于，所述測試裝置通過下述處理來測試探測效率、探測效率均勻性：

對比頂部量子效率為QE₀、探測效率為DE₀的標準光電倍增管測試被測光電倍增管某一個點的量子效率QE_i，并使用標準光電倍增管和被測光電倍增管對量子效率為QE_i點分別探測同一光源，在相同時間內探測到的光子數分別為n₀和n_i，則被測光電倍增管該點的收集效率CE_i為：

按照陰極區域S_i，測試各區域收測效率CE_i，光電倍增管探測效率DE_i：

DE_i＝CE_i*QE_i

其中，S_總是光電倍增管上半橢球面積，S_i是第i塊陰極區域面積；

具體測試過程包括：

步驟1、將標準樣管放置在暗箱中，待測管放置在三維旋轉臺的支撐架上，連接分壓器、信號線、電源線，關閉暗箱門；

步驟2、打開三維旋轉臺控制系統，轉動旋轉臺，使鋁膜朝外，轉動燈架使其處于頂部90度的位置；

步驟3、標準樣管R12860接正高壓電源，調節電壓至增益為1×10⁷；

步驟4、調節門信號與光源脈沖驅動信號之間延遲時間，使標準管信號與待測管信號均在門信號內；

步驟5、啟動相對收集效率測試過程，每個點測試其光計數及暗計數，燈架自動轉動到下個點，測試10圈，每圈16個點，可得到探測效率均勻性圖。

4.根據權利要求2所述的大面積微通道板型光電倍增管測試裝置，其特征在于，所述測試裝置通過下述處理來測試前脈沖比例、后脈沖比例：

前脈沖比例測試：光電倍增管工作在1×10⁷增益、單光電子輸入狀態下，使用示波器測試光電倍增管前脈沖比例；使用與光源驅動脈沖同步脈沖信號作為示波器的觸發信號，使光電倍增管輸出的單光電子信號即主脈沖與示波器觸發信號在時間一致；以大于4mV、小于20mV為閾值挑選單光電子信號，以單光電子信號上升沿半高點時間為t_o時間，統計1000個單光電子信號前t₀到t₀-80ns時間窗內出現幅度大于2mV的前脈沖數量n_p，前脈沖比例η_p：

其中，η_p是前脈沖比例，n_n是1000個單光電子信號前面t₀到t₀-80ns時間窗內出現的暗噪聲數量；

n_n＝1000×80×f_n×10^-9..........................(10)

其中，f_n是光電倍增管暗噪聲計數率；

后脈沖比例測試：按光電倍增管工作在1×10⁷增益、單光電子輸入狀態下，使用示波器測試光電倍增管前脈沖比例。使用與光源驅動脈沖同步脈沖信號作為示波器的觸發信號，使光電倍增管輸出的單光電子信號即主脈沖與示波器觸發信號在時間一致；以大于4mV、小于20mV為閾值挑選單光電子信號，以單光電子信號上升沿半高點時間為t₀時間，統計1000個單光電子信號后面to+500ns到to+20us時間窗內出現幅度大于2mV的后脈沖數量n_f；后脈沖比例η_f：

其中，n_f是后脈沖比例，n_n是1000個單光電子信號后面t_o+500ns到t_o+20us時間窗內出現的暗噪聲數量；

n_n＝1000×199890×f_n×10^-9........................................(12)

其中，f_n是光電倍增管暗噪聲計數率；

具體測試步驟包括：

步驟1、將光電倍增管放在三維旋轉臺支撐架上，連接分壓器、信號線、電源線，關閉暗箱門；

步驟2、調節待測管工作電壓使其增益為1×10⁷，將信號輸出線連接到示波器輸入端口；

步驟3、調整脈沖信號與門信號之間延遲時間，使主峰位置與門信號下降沿同步；

步驟4、啟動前后脈沖測試過程，開始測試，基于前脈沖比例測試原理、后脈沖比例測試原理進行測試。

5.一種基于權利要求1所述的大面積微通道板型光電倍增管測試裝置的大面積微通道板型光電倍增管測試方法，其特征在于，包括下述步驟：

1)陰極量子效率測試

測試步驟：

步驟1、將微通道板型光電倍增管放置在旋轉暗箱的支撐架上，關好暗箱門，關閉外界光源；

步驟2、打開光源，波長為420nm，連接皮安表，打開量子效率測試軟件，測試光電倍增管的量子效率；

測試原理：測試420nm的波長光照下的量子效率

式中：S_kr—陰極輻射靈敏度

I_k—陰極光電流

φ_k—輻通量

λ—波長

(2)平均量子效率及量子效率的均勻性

測試原理：以光電倍增管頂點為中心，測試10圈，每圈16個點，根據不同量子效率值選擇不同的顏色表示，可得到量子效率均勻性的圖；

測試步驟：

步驟1、將光電倍增管水平放置在旋轉測試臺中，打開旋轉臺控制系統，轉動旋轉臺，使鋁膜朝外，轉動燈架使其處于頂部90度的位置

步驟2、陰極和聚焦極分別接到電流表輸入和高壓輸出線上，關閉暗箱門；

步驟3、將校準樣管放置在測試暗箱中，對準光纖，校準管陰極和聚焦極分別接到電流表輸入和高壓輸出線上，關閉暗箱門；

步驟4、調節光源驅動信號，頻率1kHz、占空比99％、調節信號幅度使待測管輸出光電流為1/10*QE*100nA；

步驟5、打開量子效率均勻性測試軟件，準確填寫管號、頂部量子效率值及測試條件，開始測試；

(3)增益、單光電子譜峰谷比

增益測試原理：測量光電倍增管單光電子譜，單光電子譜有兩個高斯峰，電子學臺階峰和單光電子脈沖電荷分布峰，峰位分別為Xped和Xsig，測試儀器每道電荷量為q，則電子增益為：

其中，e為電子電荷量；

當增益不是1×10⁷時，在光電倍增工作電壓范圍內，適當調節光電倍增管的工作電壓大小，使光電倍增管工作在增益為1×10⁷狀態下；

單光電子譜峰谷比測試原理：信號發生器產生的脈沖頻率為1kHz，脈沖寬度為10ns，作為LED的驅動電壓，LED波長選擇405nm；通過調節LED的驅動脈沖電壓幅度，使得電荷譜的光電子信號計數與總計數比例為0.1；

測量光電倍增管工作在1×10⁷電子增益下的單光電子譜，單光電子譜有兩個高斯峰，一個為電子學臺階峰，另一個為單光電子脈沖電荷分布峰，單光電子脈沖電荷分布峰的峰值計數為n_p，兩個峰之間谷位置計數為n_v，則峰谷比P/V為：

P/V＝n_p/n_v...........................................................(5)

測試步驟：

步驟1、開啟VME機箱，穩定5min后開始測量單光電子譜；

步驟2、將光電倍增管放置在旋轉臺支架上，管芯連接好分壓器，分壓器陽極信號線接到示波器的輸入端，電壓輸入端接到高壓電源輸出線上，關好暗箱門；

步驟3、將信號線另一頭連接到示波器上，轉動高壓電源按鈕，給光電倍增管提供負高壓，查看示波器的信號，使示波器上觀察到的信號幅度為20mV；；

步驟4、信號發生器輸出同步觸發門信號和光源脈沖驅動信號，并將信號線和門信號線連接到測試插件相應端口，啟動測試；

步驟5、調節高壓電源輸出電壓使增益值為1×10⁷，測試光電倍增管的單光峰谷比；

(4)暗計數率

暗計數測試原理：光電倍增管在無光輸入狀態下連續工作時間大于2h后方可進行暗噪聲計數測試；使用低閾甄別器配合定標器測試光電倍增管暗噪聲計數，低閾甄別器閾值設置為2mV，定標器測試時間設置為100s，定標器測試值除以100的值為光電倍增管每秒的暗噪聲計數；

測試步驟：

步驟1、開啟NIM低閾甄別器，將光電倍增管放置在旋轉臺支架上，管芯連接好分壓器，分壓器陽極信號線接到示波器的輸入端，電壓輸入端接到高壓電源輸出線上，關好暗箱門；

步驟2、調節光電倍增管工作電壓至增益為1×10⁷，關閉光源，無光環境下連續工作2h以后開始測試暗計數；

步驟3.將信號線連接到閾值甄別器2mv檔，按下計數插件開始按鈕開始測試，測試時間100s；

步驟4、測試結束后，計數停止，計數值/100s得到暗計數率；

(5)時間參數

1)信號上升時間

指信號前沿從幅度值的10％上升到90％的時間

2)信號下降時間

指信號后沿從幅度值的90％下降到10％的時間

3)渡越時間漲落

指陰極面發射的電子渡越到陽極的時間漲落，實際測量時以輸出脈沖時間分布高斯的半高寬來度量；

測試步驟：

步驟1、將光電倍增管放在旋轉臺支撐架上

步驟2、調節光電倍增管工作電壓至增益為1×10⁷調節光源驅動脈沖幅度大小使單光電子信號的計數與總計數的比例為2:10；

步驟3、將信號輸出線連接到示波器輸入端口；

步驟4、打開時間參數測試軟件，開始時間參數測試；

(6)探測效率、探測效率均勻性

測試原理：對比頂部量子效率為QE₀、探測效率為DE₀的標準光電倍增管測試被測光電倍增管某一個點的量子效率QE_i，并使用標準光電倍增管和被測光電倍增管對量子效率為QE_i點分別探測同一光源，在相同時間內探測到的光子數分別為n₀和n_i，則被測光電倍增管該點的收集效率CE_i為：

按照陰極區域S_i，測試各區域收測效率CE_i，光電倍增管探測效率DE_i：

DE_i＝CE_i*QE_i.............................................(7)

其中，S_總是光電倍增管上半橢球面積，S_i是第i塊陰極區域面積；

步驟1、將標準樣管放置在暗箱中，待測管放置在旋轉臺支撐架上，連接好分壓器、信號線、電源線，關閉暗箱門；

步驟2、打開旋轉臺控制系統，轉動旋轉臺，使鋁膜朝外，轉動燈架使其處于頂部90度的位置；

步驟3、標準樣管R12860接正高壓電源，調節電壓至增益為1×10⁷；

步驟4、調節門信號與光源脈沖驅動信號之間延遲時間，使標準管信號與待測管信號均在門信號內；

步驟5、啟動相對收集效率測試過程，每個點測試其光計數及暗計數，燈架自動轉動到下個點，測試10圈，每圈16個點，得到探測效率均勻性圖；

(7)前脈沖比例、后脈沖比例

前脈沖比例測試原理：光電倍增管工作在1×10⁷增益、單光電子輸入狀態下，使用示波器測試光電倍增管前脈沖比例；使用與光源驅動脈沖同步脈沖信號作為示波器的觸發信號，使光電倍增管輸出的單光電子信號與示波器觸發信號在時間一致；以大于4mV、小于20mV為閾值挑選單光電子信號，以單光電子信號上升沿半高點時間為t_o時間，統計1000個單光電子信號前t₀到t₀-80ns時間窗內出現幅度大于2mV的前脈沖數量n_p；前脈沖比例η_p：

其中，η_p是前脈沖比例，n_n是1000個單光電子信號前面t₀到t₀-80ns時間窗內出現的暗噪聲數量；

n_n＝1000×80×f_n×10^-9............................(10)

其中，f_n是光電倍增管暗噪聲計數率；

后脈沖比例測試原理：按光電倍增管工作在1×10⁷增益、單光電子輸入狀態下，使用示波器測試光電倍增管前脈沖比例；使用與光源驅動脈沖同步脈沖信號作為示波器的觸發信號，使光電倍增管輸出的單光電子信號與示波器觸發信號在時間一致；以大于4mV、小于20mV為閾值挑選單光電子信號，以單光電子信號上升沿半高點時間為t₀時間，統計1000個單光電子信號后面t_o+500ns到t_o+20us時間窗內出現幅度大于2mV的后脈沖數量n_f；后脈沖比例η_f

其中，n_f是后脈沖比例，n_n是1000個單光電子信號后面t_o+500ns到t_o+20us時間窗內出現的暗噪聲數量；

n_n＝1000×199890×f_n×10^-9.........................................(12)

其中，f_n是光電倍增管暗噪聲計數率；

測試步驟：

步驟1、將光電倍增管放在旋轉臺支撐架上，連接好分壓器、信號線、電源線，關閉暗箱門；

步驟2、調節待測管工作電壓使其增益為1×10⁷，將信號輸出線連接到示波器輸入端口；

步驟3、調整脈沖信號與門信號之間延遲時間，使主峰位置與門信號下降沿同步；

步驟4、打開前后脈沖測試，基于前、后脈沖比例測試原理開始測試。