Фотоэлектронный умножитель

Фотоэлектронные умножители ФЭУ— электровакуумные при­боры, преобразующие световое или монохроматическое излучение в электрический сигнал. В зависимости от назначения и предъявля­емых требований ФЭУ выполняют одно- и многокаскадными.

Однокаскадные ФЭУ имеют однократное усиление и 'служат для сравнительно небольшого усиления фототока. По конструкции они аналогичны вакуумным ФЭ и имеют анод, фотокатод и дополни­тельный электрод-эмиттер (или динод), создающий усиленный вто­ричный ток.

Многокаскадные ФЭУ (рис. 29,а) имеют фотокатод К1, фоку­сирующую ФС и умножительную Д₁ Д _п системы и коллектор — анод А. Световой сигнал Ф, попадая на полупрозрачный фотокатод К1, вызывает первичный ток эмиссии I ₁, пропорциональный интен­сивности падающего света. Поток первичных электронов, сфокуси­рованный электронно-оптической системой, под действием прило­женного с делителя R₁-R_n напряжения попадает на динод Д1 и выбивает с него вторичный поток электронов I ₂. На каждый после­дующий динод с делителя напряжения R₁-R_n подается большее положительное напряжение, чем на предыдущий, за счет чего соз­дается ускоряющая разность потенциалов между электродами. Вто­ричные электроны, выбитые из последнего динода, попадают на анод А и создают ток во внешней цепи, который по величине зна­чительно превышает первичный фототок, возникающий с фотокато­да. Если коэффициент вторичной эмиссии каждой ступени равен σ, т. е. I₂/I₁=I₃/I₂=…=I_n/I_n-1, то при п ступенях умножения общий ток ФЭУ составит I _n =I₁σ ⁿ. При чувствительности первого фотока­тода ε ток I₁=εФ, тогда выходной ток в нагрузке I_n=εФσ ⁿ. Об­щий коэффициент усиления фототока в умножителе

К _у= I _n/ I₁=εФσ ⁿ/ εФ=σ ⁿ.

Для активированных поверхностей σ≥5÷10, поэтому при п =10 можно получить усиление К _у= (5÷10)¹⁰). Практически К _у меньше из-за затруднений фокусировки и наличия рассеяния элект­ронного потока.

ФЭУ различных типов отличаются: рабочей площадью фотока­тода; габаритами; конструкцией диодных систем (жалюзийной, ко­робчатой, тороидальной, корытообразной и т. д.), от которой в зна­чительной степени зависят параметры умножителей; спектральны­ми характеристиками, определяющими спектральный диапазон ре­гистрируемых излучений.

Примерами промышленных образцов ФЭУ служат приборы ти­пов ФЭУ-101, ФЭУ-126 (рис. 29, б) со следующими параметрами: чувствительность фотокатода 90 мкА/лм, диапазон длины волны 300—600 нм, спектральная чувствительность фотокатода 6,5×10^-2 А/Вт (при длине волны 500 нм), анодная чувствительность 100 и 300 А/лм, Е _а = 1100 В.

Высокая эффективность и надежность ФЭУ позволяют исполь­зовать их в различных областях науки и техники. Промышленно­стью выпускаются фото- и спектрометрические ФЭУ. Спектрометри­ческие используются в ядерной физике для измерения радиоактив­ного излучения. Фотометрические служат для измерения слабых све­товых потоков спектрального анализа, фототелеграфии, телевиде­ния.

Рис.29. Схематическое устройство ФЭУ.