Фотоэлектронный умножитель

ФЭУ

Фотоэлектронный умножитель, модель ФЭУ-29. Слева расположен цоколь для подключения. В центральной части виден каскад анодов, закрепленных на прозрачной слюдяной пластинке. Справа цезиевый катод в виде полупрозрачного напыления изнутри

Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) — электровакуумный прибор, в котором поток электронов, излучаемый фотокатодом под действием оптического излучения (фототок), усиливается в умножительной системе в результате вторичной электронной эмиссии; ток в цепи анода (коллектора вторичных электронов) значительно превышает первоначальный фототок (обычно в 10⁵ раз и выше). Впервые был предложен и разработан советским изобретателем Л. А. Кубецким в 1930—1934 гг.

Конструкция

Схема ФЭУ с присоединённым сцинтиллятором

Фотоэлектронный умножитель состоит из входной (катодной) камеры (образуется поверхностями фотокатода, фокусирующих электродов, первого динода), умножительной динодной системы, анода и дополнительных электродов. Все элементы размещаются в вакуумном корпусе (баллоне).
Наиболее распространены ФЭУ, в которых усиление потока электронов осуществляется при помощи нескольких специальных электродов изогнутой формы — «динодов», обладающих коэффициентом вторичной эмиссии больше 1. Для фокусировки и ускорения электронов на анод и диноды подаётся высокое напряжение (600—3000 В). Иногда также применяется магнитная фокусировка, либо фокусировка в скрещенных электрическом и магнитном полях.

Существуют фотоэлектронные умножители с полупроводниковыми умножающими элементами (гибридные), принцип действия которых основан на явлении ионизации атомов полупроводника при его бомбардировке электронами.

В зависимости от конструкции динодной системы ФЭУ разделяются на:

• системы на дискретных динодах с электростатической фокусировкой электронных пучков (наиболее часто используемые диноды коробчатые, ковшеобразной и тороидальной формы),
• системы на дискретных динодах сквозного типа (динодами являются сетки, жалюзи, плёнки),
• системы на распределённых динодах (пластинчатые, щелевые и трубчатые).

Основные параметры ФЭУ

• Световая анодная чувствительность (отношение анодного фототока к вызывающему его световому потоку при номинальных потенциалах электродов), составляет 1—10⁴ А/лм
• Спектральная чувствительность (равная спектральной чувствительности фотокатода, умноженной на коэффициент усиления умножительной системы, лежащий обычно в пределах 10³—10⁸) (до 10¹¹);
• Темновой ток (ток в анодной цепи в отсутствие светового потока), как правило, не превышает 10⁻⁹—10⁻¹⁰ А.

Применение

• Спектрометрия — сцинтилляционные счётчики;
• Ядерная физика — в установках для изучения кратковременных процессов (временные ФЭУ);
• Оптика, телевидение, лазерная техника.
• Хемилюминесценция.
• Физика элементарных частиц - для регистрации нейтрино (Проекты "Полтергейст", AMANDA).

См. также

• Приборы ночного видения

Литература

• Жигарев А. А., Шамаева Г. Т. Электронно-лучевые и фотоэлектронные приборы: Учебник для вузов. — М.: Высшая школа, 1982. — 463 с., ил.
• Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А. М. Прохоров. Ред. кол. Д. М. Алексеев, А. М. Бонч-Бруевич, А. С. Боровик и др. — М.: Сов. энциклопедия, 1983. — 982 с. — 100 000 экз.
• Техника и практика спектроскопии / А. Н. Зайдель,. Г. В. Островская, Ю. И. Островский. М.: Наука; ГИФМЛ, 1972. 375 с.