«Фотоэлектронный умножитель»

(ФЭУ)

электровакуумный прибор (См. Электровакуумные приборы), в котором поток электронов, эмитируемый Фотокатодом под действием оптического излучения (фототок), усиливается в умножительной системе в результате вторичной электронной эмиссии (См. Вторичная электронная эмиссия); ток в цепи анода (коллектора вторичных электронов) значительно превышает первоначальный фототок (обычно в 10⁵ раз и выше). Впервые был предложен и разработан Л. А. Кубецким (См. Кубецкий) в 1930–34.

Наиболее распространены ФЭУ, в которых усиление электронного потока осуществляется при помощи системы дискретных динодов – электродов корытообразной, коробчатой или жалюзийной формы с линейным (см. рис.) либо (реже) круговым расположением, обладающих коэффициентом вторичной эмиссии σ > 1. В таких ФЭУ для ускорения и фокусировки электронов катодной камере (собирающей электроны, вылетевшие с фотокатода, в пучок и направляющей этот пучок на вход динодной системы), динодам и аноду сообщают определенные потенциалы относительно фотокатода при помощи высоковольтного источника (напряжением 600–3000 в). Кроме электростатической фокусировки, в ФЭУ иногда применяют магнитную фокусировку и фокусировку в скрещенных электрическом и магнитном полях.

Существуют также ФЭУ с умножительной системой, представляющей собой непрерывный (распределённый) динод – одноканальный, в виде трубки (канала) с активным (σ > 1) слоем на её внутренней поверхности, обладающим распределённым электрическим сопротивлением, либо многоканальный, выполненный из т. н. микроканальной пластины. При подключении канала к источнику высокого напряжения в нём создаётся электрическое поле, ускоряющее вторичные электроны, которые многократно соударяются с внутренними стенками канала, вызывая при каждом столкновении вторичную электронную эмиссию с поверхности активного слоя.

Фотокатоды ФЭУ выполняют из полупроводников на основе соединений элементов I или III группы периодической системы Менделеева с элементами V группы (Css Sb, GaAs и др.). Полупрозрачные фотокатоды обычно наносят на внутреннюю поверхность входного окна стеклянного баллона ФЭУ. Для изготовления дискретных динодов используют следующие материалы: Cs₃Sb, наносимый в виде слоя на металлическую подложку; сплавы CuBe, CuAlMg; эпитаксиальные слои GaP на Mo, обработанные O₂ (см. Эпитаксия) и др. Каналы непрерывных динодов изготавливают из стекла с высоким содержанием свинца (такие каналы после термообработки в H₂ имеют удельное сопротивление поверхностного слоя 10⁷–0¹⁰ом․м).

Основные параметры ФЭУ: световая анодная чувствительность (отношение анодного фототока к вызывающему его световому потоку при номинальных потенциалах электродов), составляет 1–10⁴ а/лм; спектральная чувствительность (равная спектральной чувствительности фотокатода, умноженной на коэффициент усиления умножительной системы, лежащий обычно в пределах 10³–10⁸); темновой ток (ток в анодной цепи в отсутствие светового потока), как правило, не превышает 10^-9–10^-10а.

Наибольшее применение ФЭУ получили в ядерной физике (спектрометрические ФЭУ; см. Сцинтилляционный счётчик)и в установках для изучения кратковременных процессов (временные ФЭУ). ФЭУ используют также в оптической аппаратуре, устройствах телевизионной и лазерной техники.

В 60-х гг. разработаны ФЭУ, в которых усиление фототока осуществляется бомбардировкой полупроводникового кристалла с электронно-дырочным переходом (См. Электронно-дырочный переход) электронами с энергиями, достаточными для образования в кристалле парных зарядов электрон – дырка (такие ФЭУ называются гибридными).

Лит.: Берковский А. Г., Гаванин В. А., Зайдель И. Н., Вакуумные фотоэлектронные приборы, М., 1976.

В. А. Гаванин.

Структурные схемы фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) с линейными динодными системами: а — с корытообразными динодами; б — с жалюзийными динодами; Ф — световой поток; К — фотокатод; В — фокусирующие электроды катодной (входной) камеры; Э — диноды; А — анод; штрихпунктирными линиями изображены траектории электронов.

ФОТОЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ (ФЭУ) - усилитель слабых фототоков, действие которого основано на вторичной электронной эмиссии. Конструктивные узлы ФЭУ: фотокатод, диноды и анод-коллектор. Применяется, напр., в телевизионных передающих трубках, факсимильных аппаратах.

photomultiplier tube, secondary emission photocell

ФОТОЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ

прибор для преобразования слабых световых сигналов в электрические, основанный на фотоэлектронной и вторичной электронных эмиссиях. Состоит из фотокатода и неск. (до 15—20) электродов (д и н о д о в) с высоким коэфф. 0 вторичной электронной эмиссии и коллектора А (рис.). Напряжение на каждом диноде относительно фотокатода на 50—100 В выше, чем у предыдущего. Свет, падающий на фотокатод, вырывает эл-ны (см. ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ), к-рые попадая на диноды, «размножаются», за счёт вторичной электронной эмиссии. Коэфф. усиления электронного тока К= sn (n — число динодов) достигает 109—1011, так что даже отд. фотоэлектроны создают на выходе Ф. у. импульсы тока большой амплитуды.

Фотоэлектронные умножители разных типов: а — с корытообразными динодами, б — коробчатого типа, в — жалюзийного типа; 1 — фотокатод, 2 — экран, 3—11 — диноды, Л — световой поток, А — анод, Э — траектория эл-нов, R — нагрузка.

фотоэлектро́нный умно́жи́тель

(ФЭУ), усилитель слабых фототоков, действие которого основано на вторичной электронной эмиссии. Конструктивные узлы ФЭУ: фотокатод, диноды и анод-коллектор. Применяется, например, в телевизионных передающих трубках, факсимильных аппаратах.

* * *

ФОТОЭЛЕКТРО́ННЫЙ УМНОЖИ́ТЕЛЬ (ФЭУ), усилитель слабых фототоков, действие которого основано на вторичной электронной эмиссии. Конструктивные узлы ФЭУ: фотокатод, диноды и анод-коллектор. Применяется, напр., в телевизионных передающих трубках, факсимильных аппаратах.

(ФЭУ). фотоумножитель, - усилитель слабых фототоков, действие к-poro осн. на вторичной электронной эмиссии; разновидность фотоэлектронного прибора. Осн. узлы ФЭУ: фотокатод, эмитирующий электроны под действием оптич. излучения (фототок), система динодов, обеспечивающая умножение электронов в результате вторичной электронной эмиссии, и анод - коллектор вторичных электронов (см. рис.). Общее усиление ФЭУ составляет 10³ - 10⁸. ФЭУ применяются в счётчиках элементарных частиц. ТВ передающих камерах, факсимильных аппаратах, в устройствах лазерной техники и др.

Многокаскадный фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) с боковым входом: а - внешний вид; б - схема устройства; Э₁, Э₂, Э₃,..., Э_n - эмиттеры (диноды)

ФОТОЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ — (ФЭУ) — вакуумный электронный прибор, усиливающий фототоки внутри фотоэлемента (см.) путём многократного использования явления вторичной эмиссии. Состоит из фотокатода (см.), ряда эмиттеров (или динодов) и анода — коллектора. На каждый эмиттер подаётся более высокое напряжение, чем на предыдущий, что определяет число каскадов усиления. При внешнем облучении фотокатод испускает слабый поток электронов, который при ударе об эмиттер, покрытый веществом с высокой вторичной эмиссией, выбивает усиленный поток электронов. В многоступенчатых фотоумножителях этот поток последовательно ударяется о ряд эмиттеров, умножаясь на каждом из них. Таким образом, слабая энергия оптического излучения и малый фототок (см.) преобразуются в электрические сигналы, которые вполне могут регистрироваться.