¿Qué es un multiplicador de electrones?
Un multiplicador de electrones es un dispositivo que aumenta la tasa de emisión de electrones de una corriente de electrones. Bombardea un material emisivo con una corriente de electrones, haciendo que el material emita electrones. Cada electrón que golpea el material emisivo puede hacer que emita hasta tres electrones, multiplicando así la tasa de emisión de la corriente de electrones.
El material emisivo generalmente es una placa de metal, y un multiplicador de electrones generalmente contiene una serie de estas placas. La aplicación de una diferencia de potencial eléctrico entre placas sucesivas hará que los electrones emitidos desde la primera placa salten a la segunda placa, lo que provoca la emisión de más electrones desde la segunda placa. Este proceso continúa a través de toda la serie de placas, lo que resulta en la emisión de muchos más electrones que en la corriente de electrones inicial. Un ánodo luego recoge los electrones producidos por el multiplicador de electrones.
El efecto en cascada de los electrones requiere que los electrones golpeen el material emisivo con suficiente energía para inducir una emisión secundaria. Este requisito permite que un multiplicador de electrones funcione como un detector de iones. Una corriente de fotones también puede causar la emisión de fotones, como en el caso de un tubo fotomultiplicador. Este dispositivo separa cada superficie emisora por una serie de ánodos conocidos como dinodos. Una serie de resistencias separa los dinodos entre sí, de modo que el potencial eléctrico entre dinodos sucesivos es típicamente de +100 voltios a +200 voltios.
Esta estructura requiere que el material del electrodo tenga una alta resistencia eléctrica para fusionar la función de división de voltaje con la función de emisión secundaria. Un multiplicador de electrones generalmente tiene la forma de un embudo y está construido de vidrio. El embudo de vidrio tiene una capa delgada de alguna sustancia con una capacidad limitada para conducir electricidad, conocida como semiconductor.
El multiplicador de electrones recibe un alto voltaje negativo en el extremo ancho del embudo y un bajo voltaje positivo en el extremo estrecho del embudo. Esta configuración de voltajes hace que el embudo emita electrones desde su superficie, que luego se mueven desde el extremo ancho hasta el extremo estrecho del embudo. Los electrones viajan una corta distancia antes de golpear la superficie del embudo, causando la emisión de más electrones.
Un ánodo en el extremo angosto del embudo recoge los electrones. Esta disposición se conoce específicamente como un multiplicador de electrones de un solo canal. Una placa de microcanal es un tipo más complejo de multiplicador de electrones que utiliza una matriz bidimensional de multiplicadores de electrones de un solo canal.