一种提高光电倍增器光阴极光利用率的优化设计方法

摘要

一种提高光电倍增器光阴极光利用率的优化设计方法，步骤如下：1、选取光电倍增器几何体的形状参数；2、在程序中描述其基本几何特征层；3、输入所述基本几何特征层的材料参数；4、定义相邻基本几何特征层之间的界面；5、光子在工作介质中随机产生，方向随机，波长从探测光谱抽样；6、模拟光子在上述材料中的物理过程，并判断光子是否到达光阴极界面；7、计算得出光子到达光阴极的比例并判断是否返回步骤2，从而得到光子到达光阴极的比例随形状参数值的变化曲线，据此来选择最优的形状参数值，以提高光阴极光利用率，达到提高光电倍增器性能的目的；本方法可针对光电倍增器的工作环境和光电倍增器的探测光谱来进行专门的优化设计。

主权项

一种提高光电倍增器光阴极光利用率的优化设计方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：选取光电倍增器几何体的形状参数，对于椭球体选取长短轴比为形状参数R，所述的形状参数R选取的初始形状参数值为1.0；步骤2：利用蒙特卡洛程序描述光电倍增器的几何体的基本几何特征层，基本几何特征层分为五部分，从外向里分别是：光电倍增器工作介质(1)、入射窗玻璃层(2)、光阴极(3)、真空(4)、电子倍增部分(5)；步骤3：输入所述基本几何特征层的材料参数，材料参数包括：化学成分、密度、物质对于不同波长光的折射率和吸收长度；步骤4：定义光电倍增器相邻基本几何特征层之间的界面，从外向里依次包括四个界面，分别为入射窗玻璃界面(8)、光阴极界面(9)、真空界面(10)、电子倍增器界面(11)，当光通过界面时有反射和折射，服从斯涅尔定律；步骤5：根据探测光光谱抽样光子的波长，光子随机产生于靠近入射窗玻璃界面(8)的光电倍增器工作介质中，运动方向随机，为了减小统计误差每次模拟预设数量的光子；步骤6：模拟光子在上述材料中的物理过程，并判断光子是否到达光阴极(3)；步骤7：计算得出光子到达光阴极(3)的比例A，A＝m/n，其中:n为在光电倍增器工作介质(1)中产生的到达入射窗玻璃界面(8)的光子数，m为到达光阴极(3)的光子数；根据如下判断规则决定是否返回步骤2；判断规则为：每一个形状参数值对应一个光子到达光阴极(3)的比例，通过增大形状参数R的形状参数值，能够得到光子到达光阴极(3)的比例随所述形状参数值的变化曲线，得到的曲线中光子到达光阴极(3)的比例最大值，对应的形状参数值为最优形状参数值，当光子到达光阴极(3)的比例为最大值时，输出结果，否则，返回步骤2重复上述步骤。