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单光子计数器实验误差说明

发布时间:2018-09-04   点击次数:728次
  产品实验误差
  测量弱光信号关心的是探测信噪比。因此,必须分析光子计数系统中各种噪声的来源。
  泊松统计噪声
  用光电倍增管探测热光源发射的光子,相邻的光子打到光阴极上的时间间隔是随机的,对于大量粒子的统计结果服从泊松分布。由于这种统计特性,测量到的信号计数中就有一定的不确定度,这种不确定度是一种噪声,称统计噪声。
  暗计数
  实际上光电倍增管的光阴极和各倍增管极还有热电子发射,即在没有入射光时,还有暗计数也称背景计数。虽然可以用降低管子的工作温度、选用小面积光阴极以及选择甄别电平等措施使暗计数率Rd降到小,但对于极微弱的光信号而言,仍是一个不可忽视的噪声来源。
  脉冲堆积效应
  光电倍增管具有一定的分辨时间,当在分辨时间内相继有两个或两个以上的光子入射到光阴极时(假定量子效率为1),由于它们的时间间隔小于分辨时间,光电倍增管只能输出一个脉冲,因此光电子脉冲的输出计数率比单位时间入射到光阴极上的光子数要少;另一方面,甄别器有一定的死时间,在死时间内输入脉冲时,甄别器输出计数率也要受到损失,以上现象统称为脉冲堆积效应。
  单光子计数器的信噪比,在弱光的条件下,光子到达光阴有的统计分布特征近似地服从泊松分布,也就是说,对于光子流量为R 的光子流,在时间间隔t 内,有n 个光子到达探测器的概率是一定的。总存在热电子发射等造成的俺计数噪声。虽然甄别器可以弃除大部分暗电流脉冲,但总还剩余一些,设其暗计数率为R,光阴极的量根据信噪比的公式,光电倍增管的热电子发射的内部光子,例子反馈等产生的暗计数率,是决定系统测量动态范围的下限的主要因素。
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