Фотоэлектронный умножитель

Фотоэлектронный умножитель

Фотоэлектронный умножитель – электровакуумный прибор, в котором поток электронов, эмитируемый фотокатодом под воздействием оптического излучения, в результате вторичной электронной эмиссии усиливается в умножительной системе; ток в цепи анода намного превышает первоначальный фототок (как правило, в 10⁵ раз и выше). Изначально был разработан и предложен в период 1930—1934 гг. Л. А. Кубецким. Самыми распространенными являются фотоэлектронные умножители, в которых усиление электронного потока производится при помощи системы дискретных динодов – электродов жалюзийной, коробчатой или корытообразной формы с круговым либо линейным расположением, имеющих коэффициент вторичной эмиссии s > 1.

В подобных фотоэлектронных умножителях для фокусировки и ускорения электронов катодной камере, которая собирает электроны, вылетевшие с фотокатода, в пучок и ориентирующей этот пучок на вход динодной системы, аноду и динодам передают определенные потенциалы относительно фотокатода с помощью высоковольтного источника напряжением 600—3000 В.

Помимо электростатической фокусировки, в фотоэлектронных умножителях иногда используют магнитную фокусировку и фокусировку в скрещенных магнитном и электрическом полях.

Существуют также фотоэлектронные умножители с умножительной системой, они представляют собой непрерывный распределенный динод – одноканальный, имеющий вид канала (трубки) с активным слоем на ее внутренней поверхности, который обладает распределенным электрическим сопротивлением, либо многоканальный, изготовленный из микроканальной пластины. При подключении канала к источнику высокого напряжения в нем возникает электрическое поле, которое ускоряет вторичные электроны, многократно соударяющиеся с внутренними стенками канала и вызывающие при каждом столкновении с поверхности активного слоя вторичную электронную эмиссию.

Фотокатоды фотоэлектронных умножителей изготавливают из полупроводников на базе соединений элементов I или III группы Периодической системы Менделеева с элементами V группы. Полупрозрачные фотокатоды, как правило, наносят на внутреннюю поверхность входного окна стеклянного баллона фотоэлектронного умножителя.

Для производства дискретных динодов применяют следующие материалы: эпитаксиальные слои GaP на Mo, обработанные O₂; сплавы CuAlMg, CuBe; Cs₃Sb, наносимый в виде слоя на металлическую подложку и др.

Каналы непрерывных динодов производят из стекла с высоким содержанием свинца. Подобные каналы после термообработки в H₂ обладают удельным сопротивлением поверхностного слоя 10⁷—10¹⁰ Ом ? м.

Основными параметрами фотоэлектронных умножителей являются: световая анодная чувствительность – при номинальных потенциалах электродов отношение анодного фототока к провоцирующему его световому потоку, составляет 1—10⁴ А/лм; спектральная чувствительность, которая равна спектральной чувствительности фотокатода, помноженной на коэффициент усиления умножительной системы, находящейся, как правило, в пределах 10³—10⁸; темновой ток – ток в анодной цепи во время отсутствия светового потока, обычно не превышает 10^-9—10^-10 А.

Наибольшее использование фотоэлектронные умножители получили в ядерной физике (спектрометрические фотоэлектронные умножители) и в установках для изучения недолговременных процессов (временные фотоэлектронные умножители). Фотоэлектронные умножители применяют также в оптической аппаратуре, устройствах лазерной и телевизионной техники.

В 1960-х гг. разработаны фотоэлектронные умножители, в которых усиление фототока производится с помощью бомбардировки полупроводникового кристалла с электронно-дырочным переходом электронами с энергиями, которых достаточно для получения в кристалле парных зарядов электрон – дырка (подобные фотоэлектронные умножители называются гибридными).

Данный текст является ознакомительным фрагментом.