氮氧化物是一種大氣污染物,它的產生及化學行為與酸雨、霧霾、臭氧層的破壞和溫室效應等重大環境問題密切相關。當氮氧化物濃度超過一定的域值時其危害非常顯著,因此,必須對城市氮氧化物的排放量進行嚴格的監控。
大氣中的氮氧化物主要以一氧化氮和二氧化氮的形式存在,主要來源于石化燃料高溫燃燒和硝酸、化肥等生產排放的廢氣,以及汽車尾氣。一氧化氮本身毒性不大,但在大氣中易被氧化為對人體極為有害的二氧化氮。監測大氣中氮氧化物排放量的有效工具是【氮氧化物檢測儀】。該儀器基于一氧化氮與臭氧發生氣相發光反應的原理,氣樣中的一氧化氮與臭氧在反應室中發生反應,產生的光子經反應室端面上的濾光片獲得特征波長的光射到光電倍增管上,光信號轉換成與氣樣中二氧化氮濃度成正比的電信號,再經放大和處理即可給出二氧化氮含量的測量結果。
監測空氣質量還需測定懸浮粉塵或粒子的密度??諝庵械奈⒘T诠獾恼丈湎聲l生光散射,光散射與微粒大小、光波波長、微粒折射率及微粒對光的吸收特性等因素有關。微粒散射光的強度隨微粒的表面積增加而增大,只要測定散射光的強度就可推知微粒的大小。光散射式的【塵埃粒子計數器】就是基于這個原理來測量環境中單位體積內的塵埃粒子數和粒徑的分布。實際上,每個微粒產生的散射光強度非常弱,需通過光電倍增管的放大,把微小的光信號轉化為幅度較大的電信號,再經電子線路的進一步放大和甄別才能完成對大量微粒的計數與微粒大小的測定。
塵埃粒子計數器還廣泛應用于藥檢所、血液中心、防疫站、疾控中心、質量監督所等機構,以及電子行業、制藥車間、半導體、光學或精密機械加工、塑膠、噴漆、醫院、環保、檢驗所等生產企業和科研部門。
監測水的質量就要用到【濁度計】了。濁度,即水的渾濁程度,由水中含有的微量不溶性懸浮物質、膠體物質所致。濁度計發出的平行光穿過水樣品,如果水中無任何懸浮顆粒存在,光束在直線傳播時不會改變方向;若水中含有懸浮顆粒,光束在遇到顆粒時就會改變方向形成散射光,顆粒愈多(濁度愈高)光的散射就愈嚴重。濁度計中的光電倍增管將光信號轉化為電信號,然后通過測定透射、散射和入射光的光強度,或以透射光強與散射光強的比值來表示水樣的濁度。濁度計一般用于自來水廠的出水口、自來水管網末端等關鍵位置的檢測。
工業生產中常見要對某些物體,例如紙張、塑料、鋼材等進行厚度檢測,這可通過非接觸式的【射線測厚儀】來實現。閃爍體與光電倍增管置于探頭之內,射線打到閃爍體上會產生脈沖光,稱為閃爍效應。光電倍增管可以將閃爍體中產生的光信號轉換成電信號,經數據處理后給出所測物體的厚度值。
被檢測物的屬性不同,所用測厚儀的放射源類型也不同。β射線源適用于橡膠、塑料、紙張等低密度物質檢測,γ射線源適用于鋼板等高密度物質檢測,電鍍鍍膜的厚度可用X射線熒光光度計檢測及控制。
現代光電設備的核心部件——半導體芯片的缺陷檢查、掩膜錯位等在制作工藝中有極為重要的意義。檢查半導體芯片缺陷的裝置就是【芯片測試儀】,這類儀器由光電倍增管收集激光照射芯片后所產生的散亂光,以發現芯片的塵埃、污染、缺陷等。
日常生活中彩色圖片印刷所需的【電子分色機】中也缺不了光電倍增管。彩色圖片印刷前需要用分色機進行顏色的分色掃描,分解成三原色(紅、綠、藍)和黑色。分色機可進行光點分色掃描,由機中的光電倍增管將掃描的光信號轉換成電信號輸入計算機,對色彩信息進行色彩校正,層次校正等處理后,再進行電光轉換得到光信號,將原稿的圖象信息記錄到感光軟片上制成分色片,然后才能開始印刷的下一個步驟。
以上列出的只是光電倍增管應用領域中的極小部分。如同很多發源于基礎研究的科學技術一樣,源于物理基礎研究的光電倍增管,經歷100多年的發展之后竟在如此廣泛的領域得到了應用,真令人驚嘆!
隨著技術的發展,在一些應用中,光電倍增管被更小巧、更方便的半導體探測器所取代,然而在大面積探測、單光子水平的高靈敏度探測上,光電倍增管仍然具有無法取代的優勢。