光电倍增管是高端HPLC仪器光电系统的核心元件。与其他光电器件相比，主要有以下优点：电流放大倍数高、噪声(暗电流)小、极限灵敏度高、线性范围宽、工作频率范围宽、稳定性好、坚固耐用、使用寿命长。在HPLC仪器的光电系统中，特别是在较高档次的仪器中，使用最多的电光系统是光电倍增管加光电倍增管负高压电源。

在光电系统设计中，如何掌握和充分利用光电倍增管的特性，是设计优质HPLC仪器的关键之一。在设计制造中，如何对光电倍增管的主要性能技术指标进行测试，如何把光电倍增管及其电源系统使用到最佳水平，是最关键的问题。

从仪器学理论来讲，光电倍增管是外光电效应和多级二次发射体相结合而制成的光电器件。外光电效应可发射电子，多级二次发射体可作为电子放大元件，二者结合在一起，就是光电倍增管。光电倍增管的输入和输出之间有很好的线性关系，是HPLC的UVD在紫外区非常灵敏的光电转换器件，被广泛使用在各类HPLC仪器中。可以说光电倍增管是各类高端HPLC仪器的必不可少的关键部件。

一般光电倍增管的工作原理如图3-11所示。

图3-11 一般光电倍增管的工作原理图

图3-11中，K为光电阴极；D₁，D₂，D₃，D₄，…,D_n为二次发射极，又称打拿极，它一般被设计成凹面形，以利于电子聚焦；A为阳极，当有光照射到阴极K上时，阴极K上的光敏材料就发射光电子，这些光电子受电场加速，到达D₁，由于D₁，的二次发射系数被设计成大于1(即δ>1)，因此，有较多的二次电子被电场加速到D₂，以后逐渐放大，最后，在阳极A上形成很强的光电流信号输出。二次发射级数越多，发射系数越大，总的光电子放大系数也越大。设每级的放大系数(又称倍增率)为δ，打拿极有n级，则光电倍增管的光电流倍增率(又称光电倍增管的电流放大倍数)为δⁿ。

光电倍增管的主要技术指标有光谱响应范围和最大响应波长、阴极积分灵敏度、阳极积分灵敏度、放大系数、暗电流、时间响应、电源电压和其他多项性能技术指标。现从仪器学理论角度分别作如下讨论。

1．光谱响应范围和最大响应波长

这项性能技术指标主要取决于光电阴极材料和进光窗口材料。光电阴极材料有多种，目前已经规范化和系统化，并以S₁-S₂₀(或S₂₅)表示。S₁-S₂₀以外的材料，如双碱或多碱型的材料，往往在说明书中具体说明。目前已知的材料有50多种，但是应用最多的是三种—Bialkali、S₁₁、S₂₀。进光窗口材料也有多种，一般最常用的有玻璃、石英、透紫玻璃等。也有光电倍增管采用硼硅玻璃(如英国EMI公司的9502)，低钾玻璃(如英国EMI公司的9805B)、钠钙玻璃(如前苏联的Φ_y-28)、蓝宝石(如美国RCA的C70129G)等材料。由于光电阴极材料和入射窗口材料的限制，目前国际上生产的光电倍增管的短波限一般为190～200nm，如RCA的120、134、135型和日本Hamamatus的R₄₅₆等光电倍增管。长波限能超过1000nm的光电倍增管也很少，目前国际上生产的光电倍增管长波限最长只能到达1200nm，如日本Hamamatus公司的R₆₃₉、美国RCA的C70102B等。一般的光电倍增管的长波限在900nm以下。光电倍增管的最大响应波长有些可到达500nm左右，C70102B就是。