Hva er et fotomultiplikatorrør?

Et fotomultiplikatorrør bruker to vitenskapelige prinsipper for å forsterke effekten av et enkelt hendelsesfoton. De er laget i mange forskjellige konfigurasjoner av lysfølsomme materialer og hendelseslysvinkler for å oppnå en høy gevinst og en lav støyrespons i deres arbeidsområde av ultrafiolett, synlige og nesten infrarøde frekvenser. Opprinnelig utviklet som et mer responsivt TV -kamera, er fotomultiplikatorrør nå funnet i mange applikasjoner.

Med oppfinnelsen av halvledere har vakuumrør i stor grad blitt eliminert fra elektronikkindustrien, med unntak av fotomultiplikatorrøret. I denne enheten passerer et enkelt foton gjennom et vindu eller ansiktsplate og påvirker en fotokatode, en elektrode laget av et fotoelektrisk materiale. Dette materialet absorberer energien til lysfotonet ved spesifikke frekvenser og avgir elektroner i et resultat som kalles den fotoelektriske effekten.

Effektene av disse utsendte elektronene blir forsterket ved bruk av prinsippet om SEConde utslipp. Elektronene som sendes ut fra fotokatoden er fokusert på den første av en serie elektronmultiplikatorplater kalt dynoder. Ved hver dynode fører de innkommende elektronene til at ytterligere elektroner sendes ut. En kaskadeeffekt oppstår, og det hendelsesfotonet er blitt forsterket eller påvist. Derfor styrkes grunnlaget for navnet "fotomultiplikator", det veldig lille signalet til et enkelt foton til det punktet hvor det lett kan detekteres av strømmen av strøm fra fotomultiplikatorrøret.

Spektrale responser av fotomultiplikatorrøret skyldes først og fremst to designelementer. Vinduet av typen bestemmer hvilke fotoner som kan passere inn i enheten. Fotokatodematerialet bestemmer responsen på fotonet. Andre variasjoner på designen inkluderer rør-endemonterte vinduer eller sidevinduer der fotonstrømmen sprettet av fotokatoden. Som forsterkningen eller forsterkningen erBegrenset av den sekundære utslippsprosessen og øker ikke med økt akselerasjonsspenning, ble flere trinns fotomultiplikatorer utviklet.

fotokatodresponsen avhenger av den hendelsesfotonfrekvensen, ikke antallet mottatt fotoner. Hvis antallet fotoner øker, øker den elektriske strømmen, men hyppigheten av de utsendte elektronene er konstant for enhver vindusfotokatodekombinasjon, et resultat som Albert Einstein ble brukt som bevis på lysens partikkel natur.

Gevinsten av et fotomultiplikatorrør varierer opp til 100 millioner ganger. Denne egenskapen, sammen med det lave støy eller uberettigede signal, gjør disse vakuumrørene uunnværlige når det gjelder å oppdage veldig lite antall fotoner. Denne deteksjonsevnen er nyttig i astronomi, nattsyn, medisinsk avbildning og annen bruk. Halvlederversjoner er i bruk, men vakuumrørfotomultiplikatoren er bedre egnet for påvisning av lysfotoner som ikke er kollimert, noeAY er ikke på nytt parallelle stier med hverandre.

Fotomultiplikatorer ble først utviklet som TV-kameraer, noe som gjorde at TV-kringkasting kunne bevege seg utover studiobilder med sterke lys til mer naturlige omgivelser eller rapportering på stedet. Mens de er erstattet med ladekoblede enheter (CCD) i den applikasjonen, er fotomultiplikatorrør fremdeles bredt spesifisert. Mye av utviklingsarbeidet på fotomultiplikatorrøret ble utført av RCA i fasiliteter i USA og det tidligere Sovjetunionen i siste halvdel av 1900 -tallet. I åpnings tiår av det 21. århundre er de fleste av verdens fotomultiplikatorrør produsert av et japansk firma, Hamamatsu Photonics.