Co to jest mnożnik elektronów?

Mnożnik elektronów to urządzenie, które zwiększa szybkość emisji elektronów strumienia elektronów. Bombarduje emisyjny materiał strumieniem elektronów, powodując emisję elektronów. Każdy elektron, który uderza w materiał emisyjny, może powodować emisję aż trzech elektronów, zwiększając w ten sposób szybkość emisji strumienia elektronów.

Materiałem emisyjnym jest zazwyczaj metalowa płytka, a multiplikator elektronów zwykle zawiera szereg tych płyt. Zastosowanie różnicy potencjałów elektrycznych między kolejnymi płytami spowoduje, że emitowane elektrony z pierwszej płyty przeskoczą na drugą płytę, co spowoduje emisję większej liczby elektronów z drugiej płytki. Proces ten trwa przez całą serię płytek, co powoduje emisję znacznie większej liczby elektronów niż w początkowym strumieniu elektronów. Następnie anoda zbiera elektrony wytwarzane przez multiplikator elektronów.

Kaskadowy efekt elektronów wymaga, aby elektrony uderzyły w materiał emisyjny w energię wystarczającą do wywołania emisji wtórnej. To wymaganie pozwala multiplikatorowi elektronowemu działać jako detektor jonów. Strumień fotonów może również powodować emisję fotonów, tak jak w przypadku fotopowielacza. To urządzenie oddziela każdą emisyjną powierzchnię szeregiem anod znanych jako dynody. Szereg rezystorów oddziela dynody od siebie, tak że potencjał elektryczny między kolejnymi dynodami wynosi zwykle od +100 do +200 woltów.

Ta struktura wymaga, aby materiał elektrody miał wysoką oporność elektryczną, aby połączyć funkcję podziału napięcia z funkcją emisji wtórnej. Mnożnik elektronów zwykle ma kształt lejka i jest wykonany ze szkła. Lejek szklany ma cienką powłokę z jakiejś substancji o ograniczonej zdolności przewodzenia elektryczności, zwaną półprzewodnikiem.

Mnożnik elektronów odbiera wysokie napięcie ujemne na szerokim końcu lejka i niskie napięcie dodatnie na wąskim końcu lejka. Taka konfiguracja napięć powoduje, że lejek emituje elektrony z jego powierzchni, które następnie przemieszczają się od szerokiego końca do wąskiego końca lejka. Elektrony podróżują na niewielką odległość, zanim uderzą w powierzchnię lejka, powodując emisję większej liczby elektronów.

Anoda na wąskim końcu lejka zbiera elektrony. Taki układ jest znany jako jednokanałowy multiplikator elektronów. Płytka mikrokanałowa jest bardziej złożonym rodzajem multiplikatora elektronów, który wykorzystuje dwuwymiarowy układ jednokanałowych multiplikatorów elektronów.