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光电倍增管的噪声来源可以粗略地分为两类。第一类属于来自于光电倍增管工作的基本过程所引起的噪声;第二类属于光电倍增管设计和制造的方式及使用条件所引起的噪声。第一类是更基本的，它包括光电子发射和通过二次发射电子倍增管的统计过程;第二类包括光阴极的热离子发射，管子里残留气体电离，输出极到光阴极的光反馈，以及由管子里许多材料的自发发射所引起的随机发射。
光电倍增管的噪声主要有光电器件本身的散粒噪声、闪烁噪声以及负载电阻的热噪声等。
散粒噪声包括背景光电流、信号光电流及暗电流的散粒噪声。闪烁噪声一般认为是由光电阴极发射的偶然起伏和倍增极材料的变化引起的，是一种l/f噪声，通常只在低频区有一定的数值，随着工作频率的提高，其值迅速下降，因此可通过提高辐射的调制频率和减小通频带来降低或消除这类噪声。电阻热噪声主要来自负载电阻、运算放大器的反馈电阻和运算放大器输入阻抗。
光电倍增管由光阴极、若干二次发射倍增极和阳极构成。当光量子到达光阴极时，光电子将从阴极释放，接着由级联的二次发射过程倍增产生阳极电荷脉冲。
因此，光电倍增管是带有内放大的真空光电探测器件，它的增益是足够高的，一般达106~108。我们可以把它看作为由光阴极和第一倍增极组成的光电管同由诸倍增极和阳极组成的I高增益放大器一起构成灵敏的探测器件，如图1a所示。它的交流小信号等效表示如图1b所示。
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