扫描仪光电倍增管实际上是一种电子管，其价格较CCD和CIS两种感光器件都要高许多。光电倍增管除了采用金属铯的氧化物作为主要感光材料外，为了提高灵敏度和捕捉精度，还掺杂了如镧系金属在内的其他活性金属。在目前使用的各种感光器件中，光电倍增管在灵敏度、噪声系数以及动态范围等方面都是最优秀的。目前，几乎所有的滚筒式扫描仪都采用光电倍增管作为其主要感光器件。
通常，在典型的滚筒式扫描仪中设有三个光电倍增管。扫描时，一个氖或卤钨光源通过光纤，经聚光透镜聚焦在原稿的一个非常小的面积上，透过图像或经图像反射的光再通过镜头被投射到滤色反光镜上，被反射的光线通过相应的滤色片进入相应的光电倍增管中，光线照射到光电倍增管的感光材质上，从而导致光电倍增管阴极发射光电子。这些光电子再经过多层二次发射极发射出更多的电子，经栅极加速、放大后，冲击阳极，最终形成电流，这就是光电倍增管光电转换的基本过程。
这种独特的构造和工作原理使得光电倍增管的输出信号在相当大的范围内保持着高度的线性输出，从而获得准确的色彩还原。此外，由于光电倍增管的温度系数极低，因此它几乎不受周围环境及温度的影响，对周围环境的适应性极强。
不过，高精度的扫描质量从某种程度上也制约了扫描速度的提高，而且高昂的价格也是制约光电倍增管普及的主要因素。
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