Fotomultiplikator

Ein fotomultiplikator er eit særs lyskjenslevart og lufttomt elektronrøyr som blir brukt til registrering av svake lyssignal. Lyssignalet vert omgjort til ein elektronstraum av ei fotoelektrisk plate ved inngangsopninga, som blir kalla ein fotokatode. Elektronstraumen blir så forsterka i ein etterfølgjande kaskade av ei mengd såkalla dynodar, ved hjelp av ein fysikalsk effekt som blir kalla sekundæremisjon. Elektrona som treff ein dynode slår laus fleire elektron enn mengder elektron som treff. I dette ligg den forsterkande effekten, som i praksis ligg rundt 3 til 10 gonger per dynodepar. Denne forsterkinga har svært svak eigenstøy og det er difor mogleg å forsterke eit signal 100 millionar gonger og å detektere enkelt-foton. Der er ingen termisk støy (Johnson-støy), men noko haglstøy.

Fotomultiplikatoren er eit av dei røyra som ikkje heilt kan erstattast med halvleiarteknologi. Dei blir til brukt kjerne- og partikkelfysikk, i astronomien og til medisinsk diagnostikk, såvel som til trommelscanning av bilete.

Nemninga multiplikator syner til at elektronstraumen frå dynode til dynode multipliserast med forsterkingsfaktoren mellom kvart par. Med ti dynodestrekningar som kvar har fire gonger forsterking (dette er typiske verdiar) blir heile forsterkinga lik rundt 410 = 1 050 000 gonger. Kvar etterfølgjande dynode blir tilført omtrent 90 til 100 V meir enn den førre for å oppnå denne forsterkinga. Elektrona som forlèt ein dynode har forholdsvis låg fart, som blir auka ved akselerasjon mot neste dynode, som altså har ei høgare spenning.

For å optimalisere kjenslevara blir dynodane belagt med belegg som har låg arbeidsfunksjon; det vil seie at dei lett gjev frå seg elektron. Berylliumoksyd BeO og manganoksyd MgO er populære. Namnet dynode kjem av at kvar av dei er både katode og anode; ein av dei er katode for neste trinn, som då er anode. Det siste elementet blir difor kalla anode og ikkje dynode. Anoden er utgangselektroden og signalet vert avgjeve der som ein elektrisk straum.

Den fotoelektriske plata ved inngangen er eit krystall som omskaper lyskvant til ein elektronstraum. Denne straumen tiltrekkast av den første dynoden etter ei fokusering. Stoffet som krystallet består av avgjer kva for bølgjelengder røyret kan sjå. I 1936 kom Cesium-antimon-krystallet (Cs3Sb) som viste seg å vere ganske sensitivt.

Svært ofte er ein interessert i å måle eller observere stråling ved heilt andre bølgjelengder enn lys og i tillegg ioniserande strålar. Til det bruket blir ein scintillator sett føre lysinngangen. Scintillatoren omformar innkomande stråling til lys med ei bølgjelengd som passar til den fotoelektriske plata.

Fotomultiplikatoren vart utvikla på 1930-talet som ein del av jakta på å realisere draumen om fjernsyn. Det var særleg det amerikanske firmaet RCA som utvikla han som produkt og selde han. 

Kjelder
Denne artikkelen bygger på «Fotomultiplikator» frå ,  den 8. november 2013.  


Kategori:Optisk utstyr
Kategori:Partikkeldetektorar
Kategori:Sensorar
Kategori:Vakuumrøyr