Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) - фотоэлектронный прибор, в к-ром фототок усиливается с помощью вторичной
электронной эмиссии; предназначен для регистрации слабых излучений. Состоит
из фотокатода ,эмитирующего поток электронов под действием оптич. излучения
(фототок), э л е к т р о н н о-о п т и ч е с к о й с и ст е м ы в х о д а (входной
камеры), создающей электрич. поле, фокусирующее или собирающее электроны с фотокатода
на вход умножит. системы, д и н о д н о й у м н о ж и-т е л ь н о й с и с т
е м ы, обеспечивающей умножение электронов в результате вторичной электронной
эмиссии, и анода - коллектора вторичных электронов (рис. 1). ФЭУ впервые
предложен и разработан Л. А. Кубецким в 1930-1934.
Рис. 1. Схемы фотоэлектронных
умножителей с линейными дискретными
динодными системами: а-с корытообразными
динодами; б-с жалюзийными динодами; Ф - световой поток;
К - фотокатод; В - фокусирующие электроды входной
камеры; Э - диноды; А - анод. Штрихпунктирными линиями
изображены траектории электронов.
В ФЭУ используются те же
фотокатоды, что и в фотоэлементах с внеш. фотоэффектом. Обычно их выполняют
из полупроводниковых материалов на основе соединений типов AIBV
и AIIIBV(Cs3Sb, GaAs и др.). Наиб. распространены
ФЭУ с полупрозрачным фотокатодом, нанесённым на внутр. торцевую поверхность
стеклянного баллона.
Кроме электростатич. фокусировки
иногда применяются магн. фокусировка и фокусировка в скрещённых электрич. и
магн. полях.
Основные параметры ФЭУ: с в е т о в а я а н о д н а я ч у в с т в и т е л ь н о с т ь (отношение
анодного фототока к вызывающему его световому потоку при номинальных потенциалах
электродов) составляет 1 -104 А/лм; с п е к тр а л ь н а я ч у в
с т в и т е л ь н о с т ь находится обычно в диапазоне 105-1200 нм (чувствительность
в УФ-области спектра определяется характеристиками входного окна ФЭУ, в ближней
ИК-области - красной границей фотоэффекта); коэф. усиления лежит, как правило,
в пределах 103-108; т е м н о в о й т о к (ток в анодной
цепи в отсутствие светового потока) не превышает 10-9-10-10
А.
Наиб. широко используются ФЭУ, в к-рых усиление электронного потока осуществляется при помощи системы д и с к р е т н ы х д и н о д о в - электродов корытообразной, коробчатой, тороидальной или жалюзийной формы с линейным либо (реже) круговым расположением, обладающих коэф. вторичной эмиссии s>1 . Усиленный во много раз (от 10 до 108) фототок, снимаемый с анода, получается в таких ФЭУ в результате умножения электронов последовательно на каждом из отд. динодов. Питание ФЭУ подаётся через делитель напряжений, распределяющий напряжение между электродами. Существуют также умножит. системы, представляющие собой н е п р е р ы в н ы й динод - канал (относительно длинная трубка, прямая или изогнутая, либо близко расположенные пластины), к концам к-рого приложено напряжение (обычно 1-3 кВ), На внутр. поверхности канала создан активный слой (s>1), обладающий распределённым электрич. сопротивлением. Перемещение вторичных электронов происходил под действием аксиального электрич. поля (рис. 2). Коэф усиления в прямом канале достигает 104-105, в изогнутом (дуги, спирали и т. п.) -106-109. В быстродействующих и координато-чувствительных ФЭУ применяют многоканальные умножительные системы в виде одной или нескольких т. н. микроканальных пластин - стеклянных пластин толщиной 0,4-1 мм, пронизанных множеством (105-106) параллельных каналов диаметром 5-50 мкм и обеспечивающих коэф. усиления 104-108. В координато-чувствительных ФЭУ аноды выполнены в виде полос, квадрантов и др. Для изготовления дискретных динодов обычно используют сурьмяно-щелочные слои, нанесённые на металлич. подложку, а также сплавы на основе Сu и Аl (напр., Сu - Be, Сu - Al - Mg) и полупроводниковые соединения элементов III и V групп периодич. системы, проактивированные спец. образом с целью получения больших ст. Каналы непрерывных динодов изготовляют, как правило, из стекла с высоким содержанием Рb.
Рис. 2. Одноканальный
электронный умножитель; d-диаметр
канала; l-длина канала; стрелки - траектории
электронов.
ФЭУ широко используются для регистрации слабых излучений (вплоть до уровня одиночных квантов), т. к. обладают большим усилением при низком уровне собств. шумов, а также для изучения кратковрем. процессов. Наиб. применение ФЭУ получили в ядерной физике в качестве элементов сцинтилляц. счётчика. Кроме того, ФЭУ применяются в оптич. аппаратуре, устройствах телевиз. и лазерной техники и др. Умножительные системы с анодами (без фотокатодов) используются для непосредственной регистрации в вакууме низкоэнергетических частиц, вакуумного ультрафиолета и мягкого рентгеновского излучения- т. н. вторично-электронные умножители с открытым входом.
|
|
 |
