O que é um multiplicador de elétrons?
Um multiplicador de elétrons é um dispositivo que aumenta a taxa de emissão de elétrons de um fluxo de elétrons. Bombardeia um material emissivo com um fluxo de elétrons, fazendo com que o material emita elétrons. Cada elétron que atinge o material emissivo pode fazer com que ele emita até três elétrons, multiplicando a taxa de emissão da corrente de elétrons.
O material emissivo normalmente é uma placa de metal, e um multiplicador de elétrons geralmente contém uma série dessas placas. A aplicação de uma diferença de potencial elétrico entre placas sucessivas fará com que os elétrons emitidos da primeira placa pulem para a segunda placa, o que causa a emissão de mais elétrons da segunda placa. Esse processo continua por toda a série de placas, resultando na emissão de muito mais elétrons do que na corrente inicial de elétrons. Um ânodo coleta os elétrons produzidos pelo multiplicador de elétrons.
O efeito em cascata dos elétrons requer que os elétrons atinjam o material emissivo com energia suficiente para induzir uma emissão secundária. Esse requisito permite que um multiplicador de elétrons funcione como um detector de íons. Um fluxo de fótons também pode causar a emissão de fótons, como no caso de um tubo fotomultiplicador. Este dispositivo separa cada superfície emissiva por uma série de ânodos conhecidos como dínodos. Uma série de resistores separa os dínodos um do outro, de modo que o potencial elétrico entre os dínodos sucessivos seja tipicamente de +100 volts a +200 volts.
Essa estrutura exige que o material do eletrodo tenha uma alta resistência elétrica para mesclar a função de divisão de tensão com a função de emissão secundária. Um multiplicador de elétrons normalmente tem a forma de um funil e é construído de vidro. O funil de vidro possui uma camada fina de alguma substância com uma capacidade limitada de conduzir eletricidade, conhecida como semicondutor.
O multiplicador de elétrons recebe uma alta voltagem negativa na extremidade mais larga do funil e uma baixa voltagem positiva na extremidade mais estreita do funil. Essa configuração de tensões faz com que o funil emita elétrons de sua superfície, que passam da extremidade larga para a extremidade estreita do funil. Os elétrons percorrem uma curta distância antes de atingir a superfície do funil, causando a emissão de mais elétrons.
Um ânodo na extremidade estreita do funil coleta os elétrons. Esse arranjo é conhecido especificamente como um multiplicador de elétrons de canal único. Uma placa de microcanal é um tipo mais complexo de multiplicador de elétrons que usa uma matriz bidimensional de multiplicadores de elétrons de canal único.