Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ, трубка Кубецкого[1]) — электровакуумный прибор, в котором поток электронов, излучаемый фотокатодом под действием оптического излучения (фототок), усиливается в умножительной системе (вторично-электронный умножитель) в результате вторичной электронной эмиссии; ток в цепи анода (коллектора вторичных электронов) значительно превышает первоначальный фототок (обычно в 105 раз и выше). Фактически является комбинацией вакуумного фотоэлемента и вторичного электронного умножителя (как правило многоступенчатого). Впервые был предложен и разработан советским изобретателем Л. А. Кубецким в 1930—1934 гг.[1]
Конструкция
править
Фотоэлектронный умножитель состоит из входной (катодной) камеры (образуется поверхностями фотокатода, фокусирующих электродов, первого динода), умножительной динодной системы, анода и дополнительных электродов. Все элементы размещаются в вакуумном корпусе (баллоне), чаще всего баллон снаружи покрывается непрозрачной чёрной краской для защиты от возможной нежелательной засветки, а для защиты от внешнего магнитного поля, ФЭУ иногда экранируется пермаллоевым зкраном.
Наиболее распространены ФЭУ, в которых усиление потока электронов осуществляется при помощи нескольких специальных электродов изогнутой формы — «динодов», обладающих коэффициентом вторичной эмиссии больше 1. Для фокусировки и ускорения электронов на анод и диноды подаётся высокое напряжение (600—3000 В). Иногда также применяется магнитная фокусировка, либо фокусировка в скрещенных электрическом и магнитном полях.
Существуют фотоэлектронные умножители с полупроводниковыми умножающими элементами (гибридные), принцип действия которых основан на явлении ионизации атомов полупроводника при его бомбардировке электронами.
В зависимости от конструкции динодной системы ФЭУ разделяются на:
- системы на дискретных динодах с электростатической фокусировкой электронных пучков (наиболее часто используемые диноды коробчатые, ковшеобразной и тороидальной формы),
- системы на дискретных динодах сквозного типа (динодами являются сетки, жалюзи, плёнки),
- системы на распределённых динодах (пластинчатые, щелевые и трубчатые).
Основные параметры ФЭУ
править- Световая анодная чувствительность (отношение анодного фототока к вызывающему его световому потоку при номинальных потенциалах электродов), составляет 1—104 А/лм
- Спектральная чувствительность (равная спектральной чувствительности фотокатода, умноженной на коэффициент усиления умножительной системы, лежащий обычно в пределах 10³—108) (до 1011)[2];
- Темновой ток (ток в анодной цепи в отсутствие светового потока), как правило, не превышает 10−9—10−10 А.
Применение
править- Фотометрия
- Спектрометрия
- сцинтилляционные счётчики;
- Световая микроскопия
- Ядерная физика — в установках для изучения кратковременных процессов (временные ФЭУ);
- Оптика, телевидение, лазерная техника.
- Хемилюминесценция.
- Физика элементарных частиц — для регистрации нейтрино (Проекты "Полтергейст", AMANDA).
См. также
править- Приборы ночного видения
- Фотокатод
- Внешний фотоэффект
- Вторичная электронная эмиссия
- Вторично-электронный умножитель
- Лавинный фотодиод - твердотельный функциональный аналог фотоэлектронного умножителя
Примечания
правитьЛитература
править
- Жигарев А. А., Шамаева Г. Т. Электронно-лучевые и фотоэлектронные приборы: Учебник для вузов. — М.: Высшая школа, 1982. — 463 с., ил.
- Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А. М. Прохоров. Ред. кол. Д. М. Алексеев, А. М. Бонч-Бруевич, А. С. Боровик и др. — М.: Сов. энциклопедия, 1983. — 982 с. — 100 000 экз.
- Техника и практика спектроскопии / А. Н. Зайдель,. Г. В. Островская, Ю. И. Островский. М.: Наука; ГИФМЛ, 1972. 375 с.