3.11 Счетная характеристика фотоумножителя

Построим график зависимости числа импульсов

, возникающих в фотоумножителе, от величины питающего высокого напряжения $U_{выс}$ при освещении его фотокатода постоянным светом (рис.3.9).

**Рис. 3.9:** Схематическое изображение счетной характеристики ФЭУ
$\begin{figure}\begin{center} \epsfxsize =0.8\textwidth\epsfbox{lfig3_9.eps}\end{center}\end{figure}$

Для примера рассмотрим фотоумножитель ФЭУ-79. Сначала, при низких напряжениях питания, амплитуда возникающих импульсов мала и регистрирующая аппаратура их не чувствует. Поскольку существуют флуктуации коэффициента умножения электронов на каждом диноде, амплитуды импульсов, соответствующим разным фотоэлектронам несколько отличаются друг от друга. При напряжении около 1200В наиболее мощные импульсы уже регистрируются счетчиком. Отсчет перестает быть равным нулю. При дальнейшем повышении напряжения кривая круто идет вверх. Тот факт, что крутизна графика велика, говорит о том, что фотоумножитель нужно питать очень стабильным напряжением. Если питающее напряжение будет флуктуировать, то это внесет большую ошибку в измерения. Это рассуждение совершенно безупречно для метода усиления постоянного тока. Но при использовании метода счета фотонов ситуация несколько упрощается.

Когда напряжение возрастет настолько, что практически все фотоэлектроны создадут измеримые импульсы и они импульсы будут сосчитаны, рост количества импульсов от питающего напряжения должен временно прекратиться. На счетной характеристике появится плато. На практике полного прекращения роста числа импульсов обычно не происходит, но на плато производная функции $N_и(U_{выс})$ имеет минимум. Если дальше увеличивать напряжение, то регистрирующая схема начнет считать большое количество импульсов малой амплитуды. Такие импульсы возникают в ФЭУ по причинам, не связанным непосредственно с регистрируемым световым потоком. В число таких причин входят, например, термоэмиссия с динодов, а также явления, связанные с существованием внутренних обратных связей (оптических, ионных и др.). Поскольку в нормальном режиме подобные импульсы не должны регистрироваться, счетная схема срабатывает только начиная с некоторой пороговой амплитуды, величина которой задается подстройкой специального электронного каскада в усилителе, называемого дискриминатором. Но при росте питающего напряжения амплитуда импульсов с первого динода в конце концов становится выше установленного порога дискриминации.

Подобную кривую $N_т(U_{выс})$ можно получить и для темнового сигнала.

Рабочее напряжение нужно выбрать вблизи точки минимума производной функции $N_и(U_{выс})$ , так, чтобы по возможности иметь при этом напряжении минимальное значение темнового тока и, следовательно, максимальное значение отношения сигнал/шум.

В процессе работы с ФЭУ очень полезно знать его счетную характеристику, проверять ее достаточно регулярно и обязательно исследовать после всякой перенастройки электроники фотометра.

Фотоумножители со временем теряют ряд своих полезных качеств, переставая быть пригодными к работе в электрофотометрах. Это в первую очередь сказывается на счетной характеристике: смещается плато, увеличивается его наклон. Получить счетную характеристику легко. Для этого не нужно тратить дорогое ночное время. Лучше всего снимать счетную характеристику не реже, чем раз в 2-3 месяца. В качестве источника света обычно служит РЛИ.