<< 3.5 Линза Фабри | Оглавление | 3.7 Спектральная чувствительность фотокатодов >>

3.6 Фотоумножители

Отметим, что первый фотоумножитель был сделан в СССР в 1934г.

Светочувствительной поверхностью фотоумножителей, является фотокатод. При электрическом подключении фотоумножителя должен быть создан высокий положительный потенциал анода (относительно фотокатода). При освещении фотокатода из него выбиваются фотоэлектроны. Согласно закону Столетова количество света и фототок с высокой степенью точности связаны линейной зависимостью.

Технически фотоумножитель представляет собой стеклянную цилиндрическую колбу, в которой создан вакуум. Чтобы изготовить полупрозрачный фотокатод на внутреннюю поверхность переднего торца этой колбы сначала наносится очень тонкая подложка из металла (как правило из хрома), а затем на нее напыляются вещества, хорошо выделяющие электроны под воздействием света. Такими веществами являются смеси металлов и их окислов с обязательным присутствием щелочных металлов: цезия, рубидия, калия, натрия. При попадании света на тонкую прозрачную пленку из этих щелочных металлов создаются наилучшие условия для освобождения электронов. Их называют фотоэлектронами.

Для каждой длины волны света, количество попавшей на фотокатод энергии $dE(\lambda)=h\,d\nu,\quad(\nu=1/\lambda)$, выраженное в числе фотонов и отнесенное к числу выбитых электронов, называется спектральным квантовым выходом $\varkappa(\lambda)$

\begin{displaymath}\varkappa(\lambda)=\frac{число~выбитых~электронов}%% {число~фотонов~в~данном~интервале~частот}.\end{displaymath}

Часто квантовый выход выражают в процентах. Чем больше квантовый выход, тем выше чувствительность фотокатода.

Чтобы собрать воедино все вылетевшие фотоэлектроны, ``умножить'' их количество и создать измеримый электрический ток, на фотоумножитель подается ускоряющее и фокусирующее напряжение. Схема устройства фотоумножителя и его электрического подключения

Рис. 3.6: Электрическая схема фотоэлектронного умножителя
\begin{figure}\begin{center} \epsfxsize =0.8\textwidth\epsfbox{lfig3_6.eps}\end{center}\end{figure}

показана на рис.3.6. Ускоряющий потенциал подан на последовательность поверхностей, называемых динодами, или вторичными эмиттерами, обладающих положительным коэффициентом вторичной электронной эмиссии. При попадании на эти поверхности одного ускоренного электрона с энергией порядка сотен электрон-вольт из них освобождается несколько электронов. Таким образом происходит ``умножение'' электронов.

При сравнительно низком коэффициенте вторичной электронной эмиссии, равном 5 и 11 динодах (именно столько динодов у популярного ФЭУ-79) каждый фотоэлектрон на аноде ФЭУ создаст электронную лавину из $5^{11}\approx4.8\cdot10^7$электронов. Это соответствует заряду Кл. (Напомним, что 1Клэлектронов, а электрон/с). Если за секунду наш фотометр регистрирует около 100000 фотоэлектронов, то на выходе ФЭУ создастся ток около 7.8 мкА.


<< 3.5 Линза Фабри | Оглавление | 3.7 Спектральная чувствительность фотокатодов >>