PMT 批量测试系统的优化与 PMT 环境效应讨论光电倍增管(PMT)是一种非常灵敏的光探测器件,能够探测到单个光子,自被发明到现在已有几十年的进展历史。光电倍增管接受外界输入的光信号,通过光电效应将光子转化成光电子,并利用倍增极对电子数进行倍增后输出电信号。PMT 在粒子物理实验中得到广泛应用,其性能参数是影响实验精度的重要因素,因此需要对其性能参数进行精确测量和标定。大型高海拔空气簇射观测站(LHAASO)是由宇宙线探测实验,其主探测器列阵 KM2A 中也使用到光电倍增管。山东大学自 2025 年开始参加 LHAASO 实验,承担着为 LHAASO 实验测试 5000支光电倍增管的任务,搭建了光电倍增管性能参数批量测试系统。经过一段时间的建设,光电倍增管性能参数批量测试系统运行稳定,而且具备了完备的测试功能,能实现单光电子峰、高压响应、均匀性、非线性、暗电流计数率等的测试,完全满足 LHAASO 实验的需求。并且测试系统能够实现 16 支光电倍增管的同时测试,大大提高了测试效率。光电倍增管性能参数批量测试系统软硬件搭建完毕后,为进一步保证测试结果的稳定、可靠,应将系统的测试误差尽可能的降至最低,为此对测试系统的各个部分进行了标定。首先,对测试系统 LED 光源进行了标定,LED 光源的标定包括其长时间工作的稳定性测试和温度对 LED 光源发光强度的影响测试,测试结果表明 LED 在持续 2个小时的的发光情况下,保持较高的稳定性,发光强度变化在 4%以内；温度对LED 发光强度有较大的影响,LED 发光强度随着温度升高而减弱,温度从 10℃升至40℃,发光强度变化 8%。其次,对 VME 插件 QDC (CAEN-V965)进行了标定,使用示波器和 QDC 两种方法分别去测试方波信号的电荷量,由于示波器对特别信号(方波)的测试结果精确度较高,所以用示波器的测试结果去标定 QDC,实验得到了QDC 每一个 channel 所对应的每一道所代表的电荷量的精确值。再次,对测试暗箱中的 16 个 PMT 放置位置处的光强进行了相对标定,测试得到暗箱中的 16 个位置中绝大多数光强都很接近,个别位置处光强过强或过弱。最后,测试了 PMT 动态范围和暗噪声计数率,使用结合改变 LED 发光强度和距离的方法,实现了在较大范围内 PMT 线性区间的测试；实验测试了暗噪声计数率,主要测试暗噪声计数率随阈值的变化和暗噪声计数率随 PMT 工作增益的变化,工作增益越高 PMT 暗噪声信号越强,如工作增益在 106 时,阈值设置在-3mV 时,暗噪声计数率在 100Hz ...
