Wat is een elektronenvermenigvuldiger?
Een elektronenvermenigvuldiger is een apparaat dat de snelheid van elektronenemissie van een elektronenstroom verhoogt. Het bombardeert een emitterend materiaal met een stroom elektronen, waardoor het materiaal elektronen uitzendt. Elk elektron dat het emitterende materiaal raakt, kan ervoor zorgen dat het maar liefst drie elektronen uitzendt, waardoor de emissiesnelheid van de elektronenstroom wordt vermenigvuldigd.
Het emitterende materiaal is typisch een metalen plaat en een elektronenvermenigvuldiger bevat meestal een reeks van deze platen. De toepassing van een elektrisch potentiaalverschil tussen opeenvolgende platen zal ervoor zorgen dat de geëmitteerde elektronen van de eerste plaat naar de tweede plaat springen, wat de emissie van meer elektronen van de tweede plaat veroorzaakt. Dit proces gaat door de hele reeks platen, wat resulteert in de emissie van veel meer elektronen dan in de initiële elektronenstroom. Een anode verzamelt vervolgens de elektronen die worden geproduceerd door de elektronenvermenigvuldiger.
Het cascade-effect van elektronen vereist dat de elektronen het emitterende materiaal met voldoende energie raken om een secundaire emissie te induceren. Deze vereiste maakt het mogelijk dat een elektronenvermenigvuldiger als een ionendetector functioneert. Een fotonenstroom kan ook de emissie van fotonen veroorzaken, zoals in het geval van een fotomultiplicatorbuis. Dit apparaat scheidt elk emitterend oppervlak door een reeks anodes die dynodes worden genoemd. Een reeks weerstanden scheidt de dynodes van elkaar, zodanig dat de elektrische potentiaal tussen opeenvolgende dynodes typisch +100 volt tot +200 volt is.
Deze structuur vereist dat het elektrodemateriaal een hoge elektrische weerstand heeft om de spanningsdelingsfunctie samen te voegen met de secundaire emissiefunctie. Een elektronenvermenigvuldiger heeft meestal de vorm van een trechter en is gemaakt van glas. De glazen trechter heeft een dunne coating van een substantie met een beperkt vermogen om elektriciteit te geleiden, bekend als een halfgeleider.
De elektronenvermenigvuldiger ontvangt een hoge negatieve spanning aan het brede uiteinde van de trechter en een lage positieve spanning aan het smalle uiteinde van de trechter. Deze configuratie van spanningen zorgt ervoor dat de trechter elektronen uitzendt vanaf het oppervlak, die vervolgens van het brede uiteinde naar het smalle uiteinde van de trechter bewegen. De elektronen reizen een korte afstand voordat ze het oppervlak van de trechter raken, waardoor meer elektronen worden uitgestoten.
Een anode aan het smalle uiteinde van de trechter verzamelt de elektronen. Deze opstelling staat specifiek bekend als een elektronenvermenigvuldiger met één kanaal. Een microkanaalplaat is een complexere type elektronenvermenigvuldiger die een tweedimensionale reeks elektronenvermenigvuldigers met één kanaal gebruikt.