光电倍增管后脉冲特性的标定与校正

王 媛，程小劲

(上海工程技术大学 机械与汽车工程学院,上海 201620)

引 言

近年来，单光子探测技术已经广泛地应用于通信、测距以及生物荧光检测等领域[1-5]。光电倍增管[6](photomultiplier tube，PMT)是一种常用的单光子探测器，它能提供快速响应和高增益，被广泛应用于机载海洋激光雷达系统中[7-9]。在使用过程中光电倍增管不可避免地会受到海面强激光的照射，因此无法完全消除光电倍增管的后脉冲。后脉冲形成的主要原因是PMT内的残留气体与光阴极或电子倍增极产生的光电子之间相互碰撞而发生电离。后脉冲的存在会破坏高强度输入尾部低强度信号的测量，信号衰减的基线加到真实的激光雷达回波信号中，导致信号衰减比预期的更长，这种现象会使得测量误差增大。因此，在激光雷达系统中必须对其使用的PMT后脉冲特性进行检测，以便获得准确的回波信号。

国内外的研究人员对PMT后脉冲对激光雷达数据的影响以及消除办法做了一些研究[10-13]。其中，CAMPBELL等人[12]首次提出了一种校正PMT后脉冲效应的方法，即推导后脉冲概率法，并通过对闪烁星光的测量，验证了该校正方法的有效性。但由于实验中采用的两个用来对比的光电倍增管没有达到预期的效果，因此只能说明该方法在提供光电倍增管后脉冲消除办法方面有一定潜力，还需进一步研究。WILLIAMSON等人[13]则提出在PMT的光电阴极外部放置金属环来降低PMT的信号噪声，但这种方法需要在不影响激光雷达衰减常数的情况下确定金属环在接收机中的最佳位置，因此在实际操作中有一定的困难。……