หลอด Photomultiplier คืออะไร?

tube หลอดโฟโตมิลเทียร์ใช้หลักการทางวิทยาศาสตร์สองหลักเพื่อขยายผลกระทบของโฟตอนเหตุการณ์เดียวพวกเขาทำในการกำหนดค่าที่แตกต่างกันของวัสดุที่ไวต่อแสงและมุมแสงของเหตุการณ์เพื่อให้ได้กำไรสูงและการตอบสนองเสียงรบกวนต่ำในช่วงการทำงานของอัลตราไวโอเลต, มองเห็นได้และความถี่ใกล้อินฟราเรดเดิมทีพัฒนาเป็นกล้องโทรทัศน์ที่ตอบสนองได้มากขึ้นในขณะนี้หลอดโฟโตมิลเทียร์พบได้ในหลาย ๆ แอพพลิเคชั่น

ด้วยการประดิษฐ์เซมิคอนดักเตอร์ท่อสูญญากาศได้ถูกกำจัดออกจากอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์เป็นส่วนใหญ่ในอุปกรณ์นี้โฟตอนเดียวจะผ่านหน้าต่างหรือแผ่นหน้าและส่งผลกระทบต่อโฟโตแคโทดซึ่งเป็นอิเล็กโทรดที่ทำจากวัสดุโฟโตอิเล็กทริกวัสดุนี้ดูดซับพลังงานของโฟตอนแสงที่ความถี่เฉพาะและปล่อยอิเล็กตรอนในผลลัพธ์ที่เรียกว่าเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก

ผลกระทบของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาเหล่านี้ได้รับการขยายโดยการใช้หลักการของการปล่อยก๊าซทุติยภูมิอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากโฟโตแคโทดจะมุ่งเน้นไปที่ชุดแรกของแผ่นอิเล็กตรอนทวีคูณที่เรียกว่า Dynodesในแต่ละ dynode อิเล็กตรอนที่เข้ามาจะทำให้อิเล็กตรอนเพิ่มเติมที่จะปล่อยออกมามีการขยายเอฟเฟกต์ของน้ำตกและโฟตอนของเหตุการณ์ได้รับการขยายหรือตรวจพบดังนั้นพื้นฐานสำหรับชื่อ photomultiplier สัญญาณขนาดเล็กมากของโฟตอนเดียวจะเสริมความแข็งแกร่งจนถึงจุดที่สามารถตรวจจับได้อย่างง่ายดายโดยการไหลของกระแสจากหลอด photomultiplier

การตอบสนองทางสเปกตรัมของหลอด photomultiplier เป็นหลักองค์ประกอบการออกแบบประเภทของหน้าต่างกำหนดว่าโฟตอนใดที่สามารถส่งผ่านเข้าไปในอุปกรณ์วัสดุโฟโตแคโทดกำหนดการตอบสนองต่อโฟตอนรูปแบบอื่น ๆ เกี่ยวกับการออกแบบรวมถึงหน้าต่างที่ติดตั้งแบบท่อหรือหน้าต่างด้านข้างที่สตรีมโฟตอนจะเด้งออกจากโฟโต้คาโธดเนื่องจากการได้รับหรือการขยายถูก จำกัด โดยกระบวนการปล่อยก๊าซสำรองและไม่เพิ่มขึ้นด้วยแรงดันไฟฟ้าเร่งความเร็วที่เพิ่มขึ้นโฟโตฟอเรมิลลิเออร์หลายขั้นตอนได้รับการพัฒนา

การตอบสนองของโฟโตแคโทดขึ้นอยู่กับความถี่โฟตอนของเหตุการณ์ไม่ใช่จำนวนโฟตอนที่ได้รับหากจำนวนโฟตอนเพิ่มขึ้นกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะเพิ่มขึ้น แต่ความถี่ของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมานั้นคงที่สำหรับการรวมกันของหน้าต่างโฟโตโคคาโอดใด ๆ ผลที่เกิดขึ้นที่อัลเบิร์ตไอน์สไตน์ใช้เป็นหลักฐานของธรรมชาติของแสง

กำไรของหลอดโฟโตมูลเทียร์อยู่ในช่วงสูงถึง 100 ล้านครั้งคุณสมบัตินี้พร้อมกับสัญญาณรบกวนต่ำหรือสัญญาณที่ไม่ได้รับการรับรองทำให้หลอดสูญญากาศเหล่านี้ขาดไม่ได้ในการตรวจจับโฟตอนที่มีจำนวนน้อยมากความสามารถในการตรวจจับนี้มีประโยชน์ในด้านดาราศาสตร์การมองเห็นตอนกลางคืนการถ่ายภาพทางการแพทย์และการใช้งานอื่น ๆมีการใช้เวอร์ชันเซมิคอนดักเตอร์ แต่โฟโตมูลเทียร์ท่อสูญญากาศนั้นเหมาะสมกว่าสำหรับการตรวจจับโฟตอนแสงที่ไม่ได้รับการรวบรวมซึ่งหมายความว่ารังสีแสงไม่ได้เดินทางด้วยเส้นทางคู่ขนานกัน

Photomultipliers ได้รับการพัฒนาเป็นครั้งแรกในฐานะกล้องโทรทัศน์ซึ่งทำให้การออกอากาศทางโทรทัศน์สามารถก้าวไปไกลกว่าการถ่ายภาพสตูดิโอด้วยแสงไฟสว่างไปสู่การตั้งค่าที่เป็นธรรมชาติมากขึ้นหรือการรายงานในสถานที่ในขณะที่พวกเขาถูกแทนที่ด้วยอุปกรณ์ชาร์จคู่ (CCDs) ในแอปพลิเคชันนั้นหลอดโฟโตมิลเทียร์ยังคงระบุไว้อย่างกว้างขวางการพัฒนาส่วนใหญ่ทำงานเกี่ยวกับหลอดโฟโตมิลเทียร์ดำเนินการโดย RCA ในโรงงานในสหรัฐอเมริกาและอดีตสหภาพโซเวียตในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20ในทศวรรษที่ผ่านมาของศตวรรษที่ 21 ท่อแสงส่วนใหญ่ของโลกผลิตโดย บริษัท ญี่ปุ่น Hamamatsu Photonics