Wat is een fotobuis?

Een fotobuis, ook bekend als een foto-elektrische buis, is een lichtgevoelig elektronisch apparaat. Het is ontworpen om een ​​elektrische stroom af te geven bij blootstelling aan licht of een andere vorm van elektromagnetische straling. De fotobuis heeft de bijnaam 'elektrisch oog' verdiend vanwege het gebruik in een breed scala aan lichtgevoelige toepassingen.

Er zijn drie categorieën fotobuizen: gas-, vacuüm- en elektronenmultiplicatoren. De basisfotobuis bestaat uit een met gas gevulde of vacuümelektronenbuis waarin twee elektroden, een kathode en een anode, zijn gemonteerd. Een gasfotobuis gebruikt argon, of een ander type inert gas, bij een zeer lage druk.

De elektronenvermenigvuldiger is een modificatie op de basisgas- en vacuümfotobuis. Naast twee elektroden is dit type fotobuis ook uitgerust met een reeks metalen schijven die dynoden worden genoemd. De dynoden zijn strategisch gerangschikt in de elektronenbuis om de emissie van elektrische stroom te versterken.

Het oppervlak van de kathode in een fotobuis is typisch bedekt met cesium of een ander type foto-emitterend materiaal. Deze coating is uiterst gevoelig voor licht in het ultraviolette, nabij-infrarood en zichtbare bereik van het elektromagnetische spectrum. Een fotobuis werkt door middel van een proces dat het foto-elektrisch effect wordt genoemd, waarbij licht dat op een foto-emitterend oppervlak valt ervoor zorgt dat elektronen uit dat oppervlak worden vrijgegeven. Door dit proces, wanneer het oppervlak van de kathode van de fotobuis wordt blootgesteld aan licht, straalt het elektronen uit. Deze elektronen worden aangetrokken door de positief geladen anode, waardoor een elektrische stroom ontstaat.

Fotobuizen kunnen worden onderverdeeld in drie algemene gebruikscategorieën: controle, meting en audiovisuele reproductie. Onder controle komen lichtgevoelige toepassingen zoals inbraakalarmsystemen, automatische deuropeners en verkeerslichtbedieningen. Meetfuncties zijn onder meer het gebruik ervan in pyrometers voor kleurtemperatuur, terwijl audiovisuele reproductietoepassingen theatergeluidsystemen en flipperkasten zijn.

In een inbraakalarmsysteem worden bijvoorbeeld een fotobuis en een lichtstraal gebruikt als onderdeel van een elektrisch circuit. De lichtstraal wordt op de fotobuis gericht die op enige afstand is geïnstalleerd. Wanneer de lichtstraal wordt onderbroken, bijvoorbeeld wanneer een deur of raam wordt geopend, is het circuit verbroken. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren als een inbreker een deur opent. Het onderbroken circuit veroorzaakt op zijn beurt een relais dat het inbraakalarm laat afgaan.

In de afgelopen jaren zijn foto-elektrische cellen ontwikkeld die gebruik maken van halfgeleiders in plaats van een elektronenbuis. Hierdoor zijn fotobuizen in veel gevallen achterhaald. Elektronenmultiplicatoren zijn echter nog steeds in gebruik voor een aantal toepassingen.