Фотоэлектронный умножитель

Опубликовано 08.12.2010 Ведущий Валерий Харыбин

Фотоэлектронный умножитель - это фотоэлектрический приемник излучения, преобразующий световой сигнал в электрический. Прибор выполнен в форме баллона в вакуумном корпусе, в котором имеется стеклянное или кварцевое окно, через которое свет попадает на фоточувствительный элемент - фотокатод. Фотокатод, в свою очередь, испускает электроны, а они умножаются в специальных электродах, именуемых динодами. В конце динодной цепи находится анод или собирательный электрод. Ток, идущий через анод пропорционален фототоку, генерируемому фотокатодом. К характеристикам фотоэлектронного умножителя, во многом зависящим от структуры фотокатода, относятся: спектральная чувствительность, квантовая эффективность, темновой ток или шумы. Толщина фотокатода является важным параметром. Чем больше толщина фотокатода, тем больше фотонов поглотится при меньшем количестве эмитированных электронов. Чем меньше фотокатодный слой, тем больше фотонов пройдет сквозь него без поглощения. Электроны, проходящие через фотокатод, ускоряются динодной цепочкой, которая может состоять из 14 элементов. Очень часто используются фокусирующие электроды, которые направляют все фотоэлектроны, исходящие от фотокатода, на первый динод. Когда фотоэлектрон попадает на первый динод, он вызывает вторичную электронную эмиссию, увеличивая свою кратность, все они ускоряются по динодной цепочке от одной к следующей. Умножение зависит от напряжения между динодами и общим количеством динодов, поэтому электронное умножение в несколько миллионов раз может быть достигнуто при использовании 12 - 14 динодных уровней. Канальный электронный умножитель - это устройство на непрерывных динодах с распределенным сопротивлением. Канальный электронный умножитель представляет собой стеклянную трубку с высоким содержанием свинца или выполненной из керамики, чаще изогнутую, с фотокатодом, расположенным с внутренней стороны приемной линзы. Фотоэлектроны, исходящие от фотокатода, проходят узкий изогнутый полупроводниковый канал. К трубке прикладывается напряжение в несколько киловольт, в результате, в ее колбе возникает электростатическое поле. Под воздействием этого поля, находящиеся в канале электроны ускоряются, при взаимодействии со стенками, вызывают вторичную электронную эмиссию. Количество циклов размножения вторичных электронов и общий коэффициент усиления канального электронного умножителя зависят от длины трубки и ее внутреннего диаметра. Преимуществом канального умножителя является малый темновой ток и большой динамический диапазон.
Основное применение фотоэлектронных умножителей - это оптическое приборостроение, спектрометрия, телевидение, лазерная техника.