Wat is een fotomultiplicator buis?
Een fotomultiplicator buis gebruikt twee wetenschappelijke principes om het effect van een enkel incidentfoton te versterken.Ze zijn gemaakt in veel verschillende configuraties van lichtgevoelige materialen en invallende lichthoeken om een hoge versterking en een lage ruisrespons te bereiken in hun werkbereik van ultraviolet, zichtbare en bijna-infraroodfrequenties.Oorspronkelijk ontwikkeld als een meer responsieve televisiecamera, zijn fotomultiplicatorbuizen nu in veel toepassingen te vinden.
Met de uitvinding van halfgeleiders zijn vacuümbuizen grotendeels geëlimineerd uit de elektronica -industrie, met uitzondering van de fotomultiplierige buis.In dit apparaat passeert een enkel foton door een venster of gezichtsplaat en beïnvloedt een fotokathode, een elektrode gemaakt van een foto -elektrisch materiaal.Dit materiaal absorbeert de energie van het lichtfoton bij specifieke frequenties en stoot elektronen uit in een resultaat dat het foto -elektrische effect wordt genoemd.
De effecten van deze uitgezonden elektronen worden versterkt door het gebruik van het principe van secundaire emissie.De elektronen die uit de fotokathode worden uitgezonden, zijn gericht op de eerste van een reeks elektronenvermenigvuldiger platen genaamd Dynodes.Bij elke dynode zorgen de inkomende elektronen voor dat extra elektronen worden uitgestoten.Een cascade -effect treedt op en het incidentfoton is versterkt of gedetecteerd.Vandaar dat de basis voor de naam fotomultiplicator, het zeer kleine signaal van een enkel foton wordt versterkt tot het punt waar het gemakkelijk kan worden gedetecteerd door de stroom van stroom uit de fotomultiplicator buis.ontwerp elementen.Het type venster bepaalt welke fotonen in het apparaat kunnen passeren.Het fotokathodemateriaal bepaalt de respons op het foton.Andere variaties op het ontwerp zijn onder meer buis-end gemonteerde ramen of zijvensters waar de fotonstroom van de fotokathode wordt gestuiterd.Aangezien de versterking of versterking wordt beperkt door het secundaire emissieproces en niet toeneemt met een verhoogde versnellingsspanning, werden fotomultiplicatoren met meerdere fasen ontwikkeld.
De fotokathode-respons hangt af van de invallende fotonfrequentie, niet van het aantal ontvangen fotonen.Als het aantal fotonen toeneemt, neemt de gegenereerde elektrische stroom toe, maar de frequentie van de uitgezonden elektronen is constant voor elke combinatie van vensterfotocathode, een resultaat dat Albert Einstein gebruikte als bewijs van de deeltjeskarakter van het licht.
De winst van een fotomultiplicator buis varieert tot 100 miljoen keer.Deze eigenschap, samen met het lage ruis of ongerechtvaardigde signaal, maakt deze vacuümbuizen onmisbaar bij het detecteren van zeer kleine aantallen fotonen.Dit detectievermogen is nuttig in astronomie, nachtzicht, medische beeldvorming en ander gebruik.Halfgeleidersversies zijn in gebruik, maar de fotomultiplicator van de vacuümbuis is beter geschikt voor de detectie van lichte fotonen die niet worden gecollimeerd, wat betekent dat de lichtstralen geen parallelle paden met elkaar reizen.
Fotomultipliers werden voor het eerst ontwikkeld als televisiecamera's, waardoor televisie-uitzending verder kon gaan dan studioshots met felle lichten naar meer natuurlijke instellingen of on-site rapportage.Hoewel ze in die toepassing zijn vervangen door lading-gekoppelde apparaten (CCD's), zijn fotomultiplicatorbuizen nog steeds op grote schaal gespecificeerd.Veel van het ontwikkelingswerk aan de fotomultiplicatorbuis werd uitgevoerd door RCA in faciliteiten in de Verenigde Staten en de voormalige Sovjet -Unie in de tweede helft van de 20e eeuw.In de eerste decennia van de 21ste eeuw worden de meeste fotomultiplicatorbuizen ter wereld vervaardigd door een Japans bedrijf, Hamamatsu Photonics.