光電倍增管的動態(tài)范圍不是輸出電流大小，不是接收光功率的大小，是光電倍增管的最 小輸出線性電流和最 大輸出線性電流之間的線性范圍，對應(yīng)著光電倍增管接收最 小光功率和最 大光功率之間的變化范圍。

比如常見的H10721-01模塊，它的檢測下限是暗電流，最 大值為10納安，它的最 大輸出電流信號為100微安，從10納安到100微安，它們之間是有4個數(shù)量級的電流動態(tài)范圍。

圖1 H10721-01模塊展示   

在使用的時候，我們希望光電倍增管的動態(tài)范圍越大越好，這樣測量的光強范圍也可以有效拓寬。但是，由于受到光電倍增管的“飽和”效應(yīng)的影響，光電倍增管的動態(tài)范圍是有限的。飽和效應(yīng)是指，光電倍增管在超過最 大承受光強后，光強的增加并不會引起探測器輸出電流的增加現(xiàn)象，稱之為飽和效應(yīng)。并且在超過一定的輸出電流后，會出現(xiàn)線性偏離的情況，通常我們把偏離線性5%或10%點所對應(yīng)的線性電流定義為最 大線性電流。

圖2 線性偏離

當(dāng)光入射到陰極面時，由于光電效應(yīng)會產(chǎn)生電子，產(chǎn)生的電子通過聚焦電極進入倍增級進行倍增，最 后通過陽極輸出。當(dāng)我們增益一定時，也就是放大倍數(shù)一定時，隨著輸出電流的增大，輸出電流與輸入光強逐漸脫離線性，即偏離線性。偏離線性的原因有兩點。

偏離線性原因：脈沖模式下

當(dāng)光電倍增管輸出在脈沖模式下時，脫離線性是由于最 后幾級倍增級產(chǎn)生空間電荷效應(yīng)，空間電荷效應(yīng)是由于二次電子在倍增級面表面幾乎是零初速度發(fā)射的，當(dāng)電荷密度足夠大時，會在電極表面附近形成一個減速電場，抑 制后面二次電子的發(fā)射，所以出現(xiàn)輸出線性偏離的情況。

偏離線性原因：直流模式下

當(dāng)光電倍增管輸出在直流模式下時，偏離線性是由于倍增級和陽極產(chǎn)生的電流與分壓器的電流相抵消，因而隨著入射光強的增加，會導(dǎo)致后面幾級倍增級間的電壓下降，出現(xiàn)線性偏離的情況。

所以，如果是需要擴展光電倍增管的線性范圍，我們可以從分壓器下手，我們默認(rèn)的分壓器都是均勻分壓器，也就是每個倍增級分到的電壓是一樣的。并且“飽和”效應(yīng)主要出現(xiàn)在最 后幾個倍增級，所以我們可以使用錐形分壓器，來提高最 后幾級倍增級的電壓，來校正線性偏離。

圖4 錐形分壓器

圖5 均勻分壓器&錐形分壓器陽極輸出電流對比

有關(guān)分壓器設(shè)置的方法，點擊此處，即可獲取內(nèi)容。關(guān)于光電倍增管動態(tài)范圍的講解已經(jīng)結(jié)束，如果有任何問題都可以在評論區(qū)提問，工程師會第 一時間為您解答。

表面張力是液體表面任意兩相鄰部分之間垂直于它們的單位長度分界線相互作用的拉力。而動態(tài)表面張力是沒有明確釋義的非專有名詞。各個行業(yè)對動態(tài)表面張力的理解和需求都有不同，有的是表面張力隨時間的變化、有的是表面張力隨氣泡壓力的變化、有的是表面張力隨濃度的變化等等。比如石油行業(yè)大多采用以下第2種，偶爾采用以下第1種：

1、動態(tài)表面張力可以理解為隨時間變化的表面張力，比如白金板法測表面張力或白金環(huán)法測表面張力的測量曲線的橫軸都是時間。

2、動態(tài)表面張力可以理解為液體-空氣或液體-液體在6000轉(zhuǎn)/分鐘~10000轉(zhuǎn)/分鐘高速旋轉(zhuǎn)下的表界面張力，比如旋轉(zhuǎn)滴法測超低界面張力。

3、動態(tài)表面張力可以理解為液體從平針頭緩慢擠出、形成液滴至滴落的過程，其中將落未落狀態(tài)也就是懸滴法測表面張力。

4、動態(tài)表面張力可以理解為在液體中從1個泡/秒到20個泡/秒、打出氣泡的速度不斷加速，液體表面張力的變化，也就是氣泡壓力法測表面張力，曲線橫軸是每秒打出的氣泡數(shù)量。

5、動態(tài)表面張力可以理解為不同的表面活性劑遷移到新的界面需要的時間不同，在表面活性劑的遷移過程中，表面張力是在不斷變化。例如噴墨打印機的打印頭噴墨到紙張上只需要十幾毫秒(或更短時間)，汽車漆噴涂到工件上或乳膠漆滾涂到墻面上可能需要幾十到幾千毫秒。

6、動態(tài)表面張力可以理解為自動測定一系列不同濃度表面活性劑溶液的表面張力，同時記錄γ-c（濃度）曲線，通過擬合曲線，自動判別拐點并計算出此體系中表面活性劑的臨界膠束濃度CMC。用表面張力與濃度的對數(shù)作圖，在表面吸附達(dá)到飽和時，曲線出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點，該點的濃度即為CMC。表面活性劑水溶液的表面張力開始時隨溶液濃度增加而急劇下降，到達(dá)一定濃度（即CMC）后則變化緩慢或不再變化。因此常用表面張力-濃度對數(shù)圖確定CMC。表面活性劑分子在溶劑中締合形成膠束的Z低濃度即為臨界膠束濃度，曲線橫軸是濃度。

（來源：上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司）

接觸角測量儀采用懸滴法進行動態(tài)表面張力測量尤其適合研究表面活性劑體系：不但可以考察表面活性劑的擴散速度，而且可以通過 “surface life/age scanning 液滴壽命” 測量模式完整地測繪出所考察體系的 “表面張力γ - 表面活性劑濃度c - 界面時間/壽命t” 三維拓?fù)潢P(guān)系圖，γ(c,t)，從而進一步確定體系臨界膠束濃度CMC隨界面壽命的時間依賴關(guān)系，CCMC(t)。

懸滴法測量動態(tài)表面張力有二大特點：

特點一 懸滴法所適用的動態(tài)測量時間范圍廣：從表/界面形成后的約0.1秒（甚至可低到幾十微秒）起，對表/界面進行時間依賴性的動態(tài)測量，測量可持續(xù)至幾分鐘，幾小時，幾天...。雖然在測量短界面壽命極限方面，ZD氣泡壓力法可以測量到更短的界面壽命（約幾毫秒）；但在長時間端，ZD氣泡壓力法只能測量到約幾十到100秒。其它的傳統(tǒng)方法要么根本不適合于動態(tài)測量（如吊環(huán)法），要么能夠測量的起始時間遲至幾秒到十幾秒左右（如液滴體積法，薄板法）。另外傳統(tǒng)的吊環(huán)法和薄板法由于表面活性劑分子容易吸附在其探針表面從而改變其表面的潤濕特性，可能對測量結(jié)果造成較大的干擾。

特點二 在于此方法可以通過對一個液滴從其 “誕生” 時刻起進行持續(xù)地測量，一直到預(yù)期的或希望的測量時間點為止（surface life/age scanning）。這不但保證了所有的測量數(shù)據(jù)來自于同一液滴界面，而且測量的時間間隔也可以幾乎隨意地短或長（最短時間間隔只受相機的速度決定，比如1-10ms），大大地提高了獲得的動態(tài)曲線 γ(t)的連續(xù)性（時間分辨率）和可靠性，而且也使得測量所需時間大幅度地減小。比如測量一條從界面形成開始（0時間），持續(xù)到100s（界面壽命）的動態(tài)曲線，如果采用傳統(tǒng)的滴體積法或ZD氣泡壓力法，就需要預(yù)先選擇/指定幾個測量時間點（比如20個不同的時間點），然后對于每個時間點，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的測量參數(shù)（如加液或氣流量速率）逐點進行測量，直到所有的時間點測量完畢。這樣的一個測量過程往往需要一個甚至幾個小時，得到的曲線也只能從20個不同的時間點插值而成，而且不同點的表面張力值均來自不同的液滴或氣泡界面（不但表面張力值會發(fā)生漂移，而且時間計時上也會有偏差/bias）。同樣的測量如果采用懸滴法來進行，整個測量過程只需要100s，在這段時間內(nèi)采集的對應(yīng)于不同時間點的測量點數(shù)可以高達(dá)成千上萬，而且所有的表面張力值均來自同一個液滴，完全避免了表面張力值和時間計時上的偏差/bias問題。

動態(tài)速度錄像模式，結(jié)合高精度自動注射泵，高速度相機，和全自動錄像分析計算功能以及全輪廓懸滴分析法，以上這些條件是接觸角測量儀懸滴法測量動表面張力必不可少的條件。