光电倍增管表面反射率无损定量检测系统及检测方法

本发明涉及微弱光检测，尤其涉及一种光电倍增管表面反射率无损定量检测系统及检测方法。

背景技术：

1、光电倍增管是将微弱光信号转换成电信号的真空电子器件。光电倍增管用在光学测量仪器和光谱分析仪器中，它能在低能级光度学和光谱学方面测量波长200～1200纳米的极微弱辐射功率。

2、光电倍增管表面反射率作为一项重要的品控环节用于批量生产与出厂验收。为了得到反射率数据，通常采用光电器件得到所关注波长下的相应数据。现有技术中采用光电二极管(pd)来实现，存在操作不易实现，测试效率低、测得的数据不准确等问题。

技术实现思路

1、鉴于上述分析，本发明旨在提供一种光电倍增管表面反射率无损定量检测系统及检测方法，至少能够解决以下技术问题之一：(1)现有检测系统操作不易实现，测试效率低；(2)测得的数据不准确。

2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

3、一方面，本发明提供了一种光电倍增管表面反射率无损定量检测系统，包括检测装置和标准铝镜测试装置；所述检测装置用于测试得到待测光电倍增管表面的光谱数据，所述标准铝镜测试装置用于测试得到标准铝镜的光谱数据；所述检测装置包括光源、光谱仪、积分球、待测光电倍增管、测试工装、测试支架以及数据采集和处理系统；所述待测光电倍增管固定于所述测试支架上，所述积分球通过所述测试工装固定于所述待测光电倍增管的表面，所述光源和所述光谱仪分别与所述积分球连接，所述数据采集和处理系统与所述光谱仪连接。

4、可选地，所述标准铝镜测试装置包括光源、光谱仪、积分球、标准铝镜、固定支撑部以及数据采集和处理系统；所述光源、所述光谱仪、所述积分球以及所述数据采集和处理系统与所述检测装置共用；所述积分球固定于所述固定支撑部上，所述标准铝镜置于所述积分球上。

5、可选地，所述积分球呈内部中空的圆柱状，其上设有光源接口和光谱仪接口；所述光源接口设于所述积分球的一个端面上，所述光谱仪接口设于所述积分球的侧面上；所述积分球的另一个端面上设有与所述积分球的内部连通的中心孔。

6、可选地，所述光源接口和所述光谱仪接口均为sma905标准接口。

7、可选地，所述测试工装包括定位环和以所述定位环为中心向外呈辐射状的多个连接臂，所述积分球的一端置于所述定位环的开孔内。

8、可选地，所述连接臂上设有多个检测孔，所述检测孔为沿所述连接臂的长度方向设置，并沿所述连接臂的厚度方向贯通的通孔。

9、可选地，同一所述连接臂上、相邻的所述检测孔之间至少部分重叠。

10、可选地，所述测试工装由具有弹性的材料加工而成。

11、可选地，所述连接臂具有弧度，以使所述连接臂与所述待测光电倍增管的表面能够贴合。

12、可选地，所述固定支撑部包括底座、支架和用于夹持所述积分球的夹持件；所述支架的一端与所述底座连接，另一端与所述夹持件连接。

13、可选地，所述底座和所述夹持件均为扁平的片状，所述底座和所述夹持件平行设置，并位于所述支架的同一侧；所述支架与所述底座和所述夹持件均呈竖直设置。

14、可选地，所述夹持件上设有供所述积分球穿过的通孔。

15、可选地，所述夹持件包括相对的第一边和第二边，以及连接所述第一边和所述第二边的第三边和第四边；所述第一边的长度小于所述第二边的长度。

16、可选地，所述第四边包括连接段和锁紧段，所述连接段与所述第一边连接，所述锁紧段与所述第二边可活动连接。

17、可选地，所述第四边包括连接段和锁紧段，所述连接段与所述第一边连接，所述锁紧段与所述第二边连接。

18、可选地，所述锁紧段与所述第二边连接的一端设有供连接件穿过的安装孔，通过拧紧或旋松所述连接件实现所述积分球的安装与拆除。

19、可选地，所述支架上设有减重结构。

20、另一方面，本发明还提供了一种光电倍增管表面反射率无损定量检测方法，采用上述的检测系统进行，包括如下步骤：

21、步骤1：对标准铝镜进行光谱测试；

22、步骤2：对待测光电倍增管表面进行光谱测试。

23、可选地，所述步骤1包括如下步骤：

24、步骤11：将积分球固定于标准铝镜测试装置的固定支撑部上，以保证标准铝镜光谱测试过程中积分球保持固定；

25、步骤12：采用光纤分别将积分球上的光源接口与光源连接，积分球上的光谱仪接口与光谱仪连接以及光谱仪与数据采集和处理系统连接；

26、步骤13：将标准铝镜测试面覆盖于积分球的中心孔上；

27、步骤14：启动光源，通过数据采集和处理系统观察光谱，保存光谱数据文件得到标准铝镜的光谱数据。

28、可选地，所述步骤13和所述步骤14之间包括测试得到环境背景光谱。

29、可选地，所述测试得到环境背景光谱包括如下步骤：使光源处于关闭状态，将光谱仪开启，通过数据采集和处理系统观察实时光谱，保存光谱数据文件，得到环境背景光谱数据。

30、可选地，所述反射率计算公式为：

31、

32、其中，rpmt(λ)为光电倍增管表面反射率；ppmt(λ)为光电倍增管表面待测位置光谱；pl(λ)为光源强度光谱，pal(λ)为标准铝镜光谱；r(λ)为标准铝镜在不同波长下的反射率；pbg(λ)为检测时的环境背景光谱。

33、可选地，所述步骤2包括如下步骤：

34、步骤21：将待测光电倍增管置于立柱上的固定环内，并将测试工装安装于待测光电倍增管表面，等待测试；

35、步骤22：将积分球从标准铝镜测试装置转移到检测装置；

36、步骤23：通过数据采集和处理系统观察光谱，保存光谱数据文件得到待测光电倍增管表面检测位置处的光谱数据。

37、可选地，所述步骤22：包括如下步骤：

38、步骤221：保持标准铝镜光谱测试中光源和光谱仪的状态，取下标准铝镜；

39、步骤222：旋松连接件，将积分球从夹持件上取下；

40、步骤223：将积分球插入到测试工装的定位环或者检测孔中。

41、可选地，所述步骤14中采用的光源为单色光光源或非单色光光源。

42、可选地，所述单色光光源的波长为415nm。

43、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

44、(1)为了得到反射率数据，通常采用光电器件得到所关注波长下的相应数据。现有技术中采用光电二极管(pd)来实现，存在操作不易实现，测试效率低、测得的数据不准确等问题。本发明的检测系统在采用光谱仪实现的技术构思下，设置了检测装置和标准铝镜测试装置，通过将检测装置和测试装置设置为包括特定的组成，即检测装置包括光源、光谱仪、积分球、待测光电倍增管、测试工装、测试支架以及数据采集和处理系统，测试装置包括光源、光谱仪、积分球、标准铝镜、固定支撑部以及数据采集和处理系统，能够实现对光电倍增管表面反射率的快速、准确、无损定量检测。

45、(2)本发明通过将检测装置和标准铝镜测试装置中的光源、光谱仪、积分球以及数据采集和处理系统共用，并通过在对标准铝镜进行光谱测试和对待测光电倍增管表面进行光谱测试中采用相同的光源和光谱仪的工作状态，能够保持标准铝镜光谱测试和待测光电倍增管光谱测试时器件的一致性，从而保证检测结果的准确性，得到的反射率结果越准确，对于建立光学模型也越有借鉴意义，从而越有利于物理方面的研究工作。

46、(3)本发明通过设置了特定的测试工装(即包括定位环和检测孔)，能够保证测试时积分球固定，减少积分球抖动产生的影响，从而保证了测试数据的准确性。另外，将测试工装设置为特定的多分支结构(以定位环为中心向外呈辐射状的多个连接臂)，提高了测试工装安装在待测光电倍增管表面时的稳定性。

47、(4)本发明通过在连接臂上采用检测孔的结构设置，既简化了测试工装的结构，实现了对积分球的固定安装，又减少了测试工装的用料，减轻了重量。

48、(5)本发明通过将同一连接臂上、相邻的检测孔之间设置为至少部分重叠，增加了相同长度上检测孔的数量，从而增加了测试点的数量，有利于研究光电倍增管表面反射率整体分布特点。

49、(6)本发明通过采用多分支结构(多个连接臂)，以及每个分支上相应位置检测孔重复出现，实现了对若干个“纬线”位置进行多点测试。多点测试与统计分析可以帮助获得待测光电倍增管表面相同“纬线”不同位置以及不同“纬线”位置的反射率信息，能够更准确地获知光电倍增管表面反射率的分布特点。

50、(7)本发明通过将连接臂设置为具有一定的弧度，使连接臂与待测光电倍增管的表面能够贴合，增强了测试工装与待测光电倍增管连接的牢固度。

51、(8)本发明通过将测试工装采用弹性材料，一方面，不易碰伤光电倍增管表面、起到保护待测光电倍增管表面的作用；另一方面，便于在进行光谱测试时对测试工装的安装与拆除。

52、(9)本发明通过在连接臂的自由端设置凸台，增大了连接臂与固定环的接触面积，进一步提高了测试工装与待测光电倍增管表面连接的牢固度。

53、(10)本发明通过将锁紧段与第二边设置为可活动连接，便于实现积分球的安装与拆除。

54、(11)本发明通过将光源接口与中心孔的连线设置为与积分球的轴线之间不在同一轴线上，而是偏转一定的角度，极大保证了光源发出的光在进入积分球内部后，可以直接射向端面中心孔几何中心位置；且当中心孔与待测表面接触时，会产生反射光再次进入积分球内部。

55、(12)本发明的检测系统结构简单、体积小，便于操作，从而实现对光电倍增管表面反射率进行快速检测。

56、(13)本发明的检测方法能够快速、准确获得测试数据，一方面表现在配合测试工装的使用，可以保证测试时积分球固定，减少积分球抖动产生的影响；另一方面，本发明的检测方法简便易实现，可以保证在较短的时间内完成，而较短的时间内测试仪器工作状态变化不明显，也减少测试仪器工作状态变化产生的影响。

57、(14)本发明的检测方法考虑了检测时的环境背景，对环境背景光谱进行了采集，得到环境背景数据，能够得到更准确的反射率检测结果。

58、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中显而易见，或者通过实施本发明而了解。