Qu'est-ce qu'un multiplicateur d'électrons?
Un multiplicateur d'électrons est un dispositif qui augmente le taux d'émission d'électrons d'un flux d'électrons. Il bombarde un matériau émissif avec un flux d'électrons, le faisant émettre des électrons. Chaque électron qui frappe le matériau émissif peut provoquer l'émission de trois électrons, multipliant ainsi le taux d'émission du flux d'électrons.
Le matériau émissif est typiquement une plaque métallique et un multiplicateur d'électrons contient généralement une série de ces plaques. L'application d'une différence de potentiel électrique entre des plaques successives provoque le saut des électrons émis par la première plaque vers la seconde plaque, ce qui provoque l'émission d'un plus grand nombre d'électrons de la seconde plaque. Ce processus se poursuit sur toute la série de plaques, entraînant l'émission de beaucoup plus d'électrons que dans le flux d'électrons initial. Une anode collecte ensuite les électrons produits par le multiplicateur d'électrons.
L'effet en cascade des électrons exige que ceux-ci frappent le matériau émissif avec suffisamment d'énergie pour induire une émission secondaire. Cette exigence permet à un multiplicateur d'électrons de fonctionner en tant que détecteur d'ions. Un flux de photons peut également provoquer l'émission de photons, comme dans le cas d'un tube photomultiplicateur. Ce dispositif sépare chaque surface émissive par une série d'anodes appelées dynodes. Une série de résistances sépare les dynodes les unes des autres, de sorte que le potentiel électrique entre les dynodes successives est typiquement de +100 volts à +200 volts.
Cette structure nécessite que le matériau de l'électrode ait une résistance électrique élevée pour fusionner la fonction de division de tension avec la fonction d'émission secondaire. Un multiplicateur d'électrons a généralement la forme d'un entonnoir et est construit en verre. L'entonnoir en verre est recouvert d'une mince couche de substance ayant une capacité limitée à conduire l'électricité, appelée semi-conducteur.
Le multiplicateur d'électrons reçoit une tension négative élevée à l'extrémité large de l'entonnoir et une tension positive faible à l'extrémité étroite de l'entonnoir. En raison de cette configuration de tensions, l’entonnoir émet de sa surface des électrons qui se déplacent ensuite de la partie large à la partie étroite de la paroi. Les électrons parcourent une courte distance avant de heurter la surface de l'entonnoir, ce qui provoque l'émission de plus d'électrons.
Une anode à l'extrémité étroite de l'entonnoir collecte les électrons. Cet arrangement est connu spécifiquement comme un multiplicateur d'électrons monocanal. Une plaque à microcanaux est un type plus complexe de multiplicateur d'électrons utilisant un réseau bidimensionnel de multiplicateurs d'électrons à canal unique.