Co je to trubice fotomultiplieru?
A Photomultiplierova trubice používá dva vědecké principy k amplifikaci účinku jediného dopadajícího fotonu. Vyrábějí se v mnoha různých konfiguracích materiálů citlivých na světla a úhlů dopadajícího světla, aby se dosáhlo vysokého zisku a nízkého hluku v jejich pracovním rozmezí ultrafialových, viditelných a téměř infračervených frekvencí. Původně vyvinuté jako responzivnější televizní kamera, PhotoMulliplier trubice se nyní nacházejí v mnoha aplikacích.
U vynálezu polovodičů byly vakuové trubice z velké části eliminovány z elektronického průmyslu, s výjimkou fotomultiplierové trubice. V tomto zařízení prochází jediný foton oknem nebo obličejovou deskou a ovlivňuje fotokatodu, elektrodu vyrobenou z fotoelektrického materiálu. Tento materiál absorbuje energii světelného fotonu při specifických frekvencích a emituje elektrony ve výsledku nazývané fotoelektrický efekt.
Účinky těchto emitovaných elektronů jsou zesíleny pomocí principu SECemise na nastávání. Elektrony emitované z fotokatodu jsou zaměřeny na první z řady elektronových multiplikátorových destiček zvaných dynody. Na každé dynodě způsobují příchozí elektrony emitovány další elektrony. Nastává kaskádový účinek a dopadající foton byl amplifikován nebo detekován. Proto je základ pro název „fotomultiplier“, velmi malý signál jediného fotonu je posílen do bodu, kdy je snadno detekovatelný proudem proudu z trubice fotomultiplikátoru.
Spektrální odezvy trubice fotomultiplikátoru jsou způsobeny především dvěma konstrukčními prvky. Typ okna určuje, co mohou fotony přejít do zařízení. Materiál fotokatodu určuje reakci na foton. Mezi další variace na designu patří okna namontovaná na trubici nebo boční okna, kde se fotonový proud odrazil od fotokatodu. Protože zisk nebo zesílení jeOmezeno sekundárním emisním procesem a nezvyšuje se se zvýšeným napětím zrychlení, byly vyvinuty vícestupňové fotomultiplikátory.
Odpověď fotokatodové závisí na dopadající fotonové frekvenci, nikoli na počtu přijatých fotonů. Pokud se počet fotonů zvyšuje, zvyšuje se generovaný elektrický proud, ale frekvence emitovaných elektronů je konstantní pro jakoukoli kombinaci okenního fotokatodu, což má za následek, že Albert Einstein použil jako důkaz částicové povahy světla.
Zisk trubice fotomultiplieru se pohybuje až 100 milionůkrát. Tato vlastnost, spolu s nízkým šumem nebo neopodstatněným signálem, činí tyto vakuové zkumavky nezbytné při detekci velmi malého počtu fotonů. Tato detekční schopnost je užitečná v astronomii, nočním vidění, lékařském zobrazování a dalších použití. Používají se polovodičové verze, ale vakuová trubice fotomultiplikátor je lépe vhodný pro detekci světelných fotonů, které nejsou kolimovány, což znamená světlo rAys necestují mezi sebou paralelní cesty.
Photomultipliers byli poprvé vyvinut jako televizní kamery, které umožnily televiznímu vysílání přesunout se za studiové záběry s jasnými světly do přirozenějšího nastavení nebo na místě. Přestože byly v této aplikaci nahrazeny zařízeními spojenými s nábojem (CCD), trubky fotomultiplikátoru jsou stále široce specifikovány. Hodně z vývojových prací na trubici PhotoMultiplier provedla RCA v zařízeních ve Spojených státech a v bývalém Sovětském svazu ve druhé polovině 20. století. V úvodních desetiletích 21. století je většina světových trubic fotomultiplikátoru vyráběna japonskou firmou Hamamatsu Photonics.