Articole speciale despre fotonică
Principiul și caracteristicile funcționării fotomultiplicatoarelor
Un tub fotomultiplicator (PMT) este un dispozitiv electrovacuum în care fluxul de electroni emis de un fotocatod sub acțiunea radiației optice este amplificat în sistemul multiplicator ca rezultat al emisiei secundare de electroni.
Tuburile fotomultiplicatoare pot produce un semnal chiar și în absența luminii, deoarece există un curent de întuneric datorită emisiei termice de electroni din fotocatod, scurgerii de curent între dinode, precum și radiației aleatorii. Zgomotul electric este denumit și curent întuneric și este de obicei inclus în valoarea curentului întunecat. Tuburile fotomultiplicatoare nu stochează încărcătura și nu răspund la modificările luminii primite în câteva nanosecunde. Din acest motiv, PMT-urile pot fi folosite pentru a detecta și înregistra evenimente foarte scurte. O trăsătură caracteristică a fotomultiplicatorilor utilizați în scopuri științifice este raportul ridicat semnal-zgomot atunci când se înmulțesc mai mult de un milion de electroni secundari. Acest lucru se datorează faptului că zgomotul întunecat poate fi redus semnificativ prin răcirea tubului fotomultiplicator.
Există o serie de efecte care distorsionează relația direct proporțională dintre fluxul de lumină incident pe fotocatodul unui tub fotomultiplicator și fotocurent sau numărul de impulsuri de curent anodic înregistrat. În primul rând, este un curent întunecat sau un semnal întunecat care este detectat la ieșirea PMT, chiar dacă dispozitivul este în întuneric complet. Există mai multe surse pentru un astfel de semnal.
Un alt efect important care distorsionează relația deja liniară dintre fluxul de radiație și semnalul de ieșire PMT este neliniaritatea. Neliniaritatea este inerentă ca metodămăsurarea curentului și metoda de numărare a fotonilor, deși cauzele sale sunt diferite. Pentru prima metodă, principala este efectul încărcăturii spațiale, care distorsionează câmpul electric dintre dinode. Cu iluminare ridicată, numărul de electroni situati simultan între ultimele dinode este atât de mare încât câmpul lor electric împiedică accelerarea normală a electronilor următori. În consecință, factorul de multiplicare PMT scade.
PMT-urile sunt cele mai utilizate pe scară largă în fizica nucleară ca element al unui contor de scintilații. Contorul constă dintr-un scintilator - o substanță care strălucește atunci când radiația ionizantă este absorbită, un PMT care transformă fulgerele scintilatorului în impulsuri electrice scurte și un dispozitiv de înregistrare care măsoară numărul de impulsuri pe unitatea de timp sau amplitudinea acestora. Numărul de fulgerări din scintilator este proporțional cu numărul de particule absorbite, iar intensitatea fulgerelor este proporțională cu energia particulelor.