Фотоелектронний помножувач

Фотоелектронний помножувач (ФЕП) – це електровакуумний прилад, в якому для перетворення світлового потоку в потік електронів у вакуумі використовується зовнішній фотоефект, а число фотоелектронів помножується за рахунок вторинної емісії. ФЕП застосовується для реєстрації слабких світлових потоків. Чутливість ФЕП дуже висока, він здатний зареєструвати навіть окремі кванти світла.

На рис. 7.5.1 наведено спрощену схему найбільш поширеної конструкції ФЕП. У проміжку між фотокатодом та анодом розміщуються електроди вторинної емісії – диноди. Фотокатод у вигляді надтонкого прозорого для фотоелектронів шару наноситься на внутрішню торцеву поверхню вакуумованого скляного балона. Диноди мають форму зігнутих за спеціальним профілем пластинок у вигляді ковшів. Кожний наступний динод знаходиться під потенціалом, вищим від попереднього. Криволінійна форма диноду надається для створення неоднорідного поля, яке не лише прискорює, але й

одночасно фокусує вторинні електрони, направляючи їх на наступний динод. Для живлення ФЕП

використовується високостабільне джерело напруги у

1000 K 2000 B. Напруга на окремі диноди

надається з резистивного подільника. Величина опору кожного резистора складає

100K150 кОм.

Негативний полюс джерела напруги прикладається до фотокатода, а останній динод заземляються.

Рис. 7.5.1 Схема фотоелектронного помножувача.

Електрон, вибитий з фотокатода квантом світла, прискорюється полем в напрямку до першого динода, вибиваючи з нього декілька вторинних електронів. Останні, прискорившись у полі між динодами, вибивають із наступного динода по декілька вторинних електронів кожний і т. д. На анод поступає

посилений електронний імпульс, утворений лиш одним фотоелектроном. Напругу

U = IRн, яка

виділяється на опорі навантаження внаслідок проходження фотоструму, можна посилити до необхідної величини зовнішнім електронним підсилювачем напруги та зареєструвати тим чи іншим способом. Якщо прилад призначений для підсилення струму, то опір навантаження непотрібний.

Коефіцієнт розмноження вторинних електронів визначається за формулою

K = η N. Тут N – число

динодів,

η – коефіцієнт електронного підсилення одного динода визначає кількість вторинних

електронів, утворених первинним електроном, що попали на наступний динод. Коефіцієнт вторинного

підсилення дещо менший (на

10K 20 %) від коефіцієнта вторинної емісії, оскільки не всі вторинні

електрони фокусуються на наступний динод. Для числа динодів

N =11 та η = 3 маємо

K ~ 2 ×105.