Фотоэлектронных умножителей

В электровакуумных фотоэлектронных приборах используется явление фотоэлектронной эмиссии, которое заключается в том, что при облучении тела потоком энергии излучения (поток света) оно может испускать во внешнюю среду электроны. В электровакуумных фотоэлектронных приборах (фотоэлементах и фотоэлектронных умножителях) для этой цели служит фотокатод.

Внешний фотоэффект — фотоэлектронная эмиссия, т. е. выход электронов за пределы поверхности вещества под воздействием излучения. Фотоэлектронная эмиссия в большей или меньшей степени может происходить в любом веществе. Внешний фотоэффект используют в вакуумных и газоразрядных фотоэлементах, а также в фотоэлектронных умножителях.

В электровакуумных фотоэлектронных приборах используется явление фотоэлектронной эмиссии, которое заключается в том, что при облучении тела потоком энергии излучения (поток света) оно может испускать во внешнюю среду электроны. В электровакуумных фотоэлектронных приборах (фотоэлементах и фотоэлектронных умножителях) для этой цели служит фотокатод.

В электровакуумных фотоэлектронных приборах используется явление фотоэлектронной эмиссии, которое заключается в том, что при облучении тела потоком энергии излучения (поток света) оно может испускать во внешнюю среду электроны. В электровакуумных фотоэлектронных приборах (фотоэлементах и фотоэлектронных умножителях) для этой цели служит фотокатод.

Практически вторичная электронная эмиссия используется в фотоэлектронных умножителях, в которых путем многократного отражения электронного пучка от полупроводниковых электродов, называемых динодами или эмиттерами, происходит усиление слабых фототоков. В некоторых электронных лампах, например, в тетродах, вторичная электронная эмиссия ухудшает характеристики и параметры прибора.

В многоступенчатых фотоэлектронных умножителях коэффициент усиления по току достигает 10е и более. При этом интегральная чувствительность фотоэлемента доходит до 1000 ма/лм; максимальный выходной ток не превышает десятков миллиампер.

Внешний эффект используется в электронных и ионных фотоэлементах, в фотоэлектронных умножителях.

Наряду с управлением движения заряженных частиц электрическим полем в электронно-ионной технике — электронных осциллографах, в ускорителях частиц, используемых при исследовании атомного ядра, фотоэлектронных умножителях и т. п. применяется также управление магнитным полем.

1. Источник свободных электронов — катод. В большинстве электронных приборов используется один катод. Однако в некоторых типах приборов имеется одновременно несколько катодов. Так, например, в специальных электронно-лучевых приборах может быть два термоэлектронных катода, в фотоэлектронных умножителях применяются одновременно один фотокатод и несколько вторично-эмиссионных катодов и т. п.

Оно широко используется в приборах, предназначенных для преобразования световых сигналов в электрические — фотоэлементах и фотоэлектронных умножителях.

В многокаскадных фотоэлектронных умножителях процесс умножения тока за счет электронной эмиссии повторяется многократно. Для этого в них устанавливается несколько эмиттеров с постепенно повышающимся потенциалом ( 2.38).

электронной эмиссии. Поток электронов, освобождаемых под действием света фотока.эдом Кат., электрическим, как на 11.12 (или магнитным), полем направляется последовательно на ряд дино-дов - вспомогательных электродов. После каждого динода поток электронов увеличивается, так как добавляются вторичные электроны динода, освобождаемые ударами электронного потока. Таким образом, вследствие многократной вторичной эмиссии поток электронов у анода А оказывается во много раз больше потока фотоэлектронной эмиссии катода. Благодаря такому внутреннему усилению чувствительность фотоэлектронных умножителей чрезвычайно высока и достигает 1-10 А/лм. Однако не следует думать, что фотоэлектронные умножители рассчитаны на большие анодные токи -эти токи не превышают 10-15 мА. Их главная область применения -измерение силы света при очень малых освещенностях.

Промышленностью выпускается множество различных типов фотоэлектронных умножителей. Наибольшее распространение получили фотоэлектронные умножители с электростатическим управлением и фокусировкой потоков электронов. Устройство фотоэлектронного умножителя такого типа показано на 4.24. Между фотокатодом К. и первым динодом Д^ часто располагают систему электродов, образующих электростатические линзы, которая называется входной камерой ФЭУ. Входная камера предназначена для фокусировки и ускорения электронов, эмиттируемых фотокатодом и направляемых на первый динод. Качество входной камеры характеризуется коэффициентом сбора электронов VK, равным отношению количества электронов, достигающих первого динода, к количеству электронов, эмиттируемых фотокатодом. Анод А изготов-

Вольт-амперные и спектральные характеристики фотоэлектронных умножителей аналогичны соответствующим характеристикам вакуумных фотоэлементов. В сравнении с вакуумными фотоэлементами частотная характеристика фотоэлектронного умножителя несколько хуже. Это связано с тем, что на частотах выше 1000 МГц начинает сказываться время пролета электронов от катода к аноду.

Достоинством фотоэлектронных умножителей является высокая чувствительность. К недостаткам относятся сложность конструкции, высокая стоимость и необходимость в высоковольтном источнике питания.

Основные параметры фотоэлектронного умножителя: анодное напряжение, напряжение между динодами, интегральная чувствительность. У различных типов фотоэлектронных умножителей анодное напряжение составляет 220—2300 В, напряжение между динодами 50—150 В, интегральная чувствительность 1—100 А/лм.

Примеры обозначений электровакуумных фотоэлементов и фотоэлектронных умножителей: СЦВ-3 — вакуумный фотоэлемент с сурьмяно-цезиевым катодом, номер разработки 3; ЦГ-4 — газоразрядный фотоэлемент с кислородно-цезиевым катодом, номер разработки 4; ФЭУ-19 — фотоэлектронный умножитель, номер разработки 19.

электронной эмиссии. Поток электронов, освобождаемых под действием света фотока. адом Кат., электрическим, как на 11.12 (или магнитным), полем направляется последовательно на ряд дино-дов — вспомогательных электродов. После каждого динода поток электронов увеличивается, так как добавляются вторичные электроны динода, освобождаемые ударами электронного потока. Таким образом, вследствие многократной вторичной эмиссии поток электронов у анода А оказывается во много раз больше потока фотоэлектронной эмиссии катода. Благодаря такому внутреннему усилению чувствительность фотоэлектронных умножителей чрезвычайно высока и достигает 1-10 А/лм. Однако не следует думать, что фотоэлектронные умножители рассчитаны на большие анодные токи -эти токи не превышают 10-15 мА. Их главная область применения -измерение силы света при очень малых освещенностях.

электронной эмиссии. Поток электронов, освобождаемых под действием света фотока.адом Кат., электрическим, как на 11.12 (или магнитным), полем направляется последовательно на ряд дино-дов — вспомогательных электродов. После каждого динода поток электронов увеличивается, так как добавляются вторичные электроны динода, освобождаемые ударами электронного потока. Таким образом, вследствие многократной вторичной эмиссии поток электронов у анода А оказывается во много раз больше потока фотоэлектронной эмиссии катода. Благодаря такому внутреннему усилению чувствительность фотоэлектронных умножителей чрезвычайно высока и достигает 1-10 А/лм. Однако не следует думать, что фотоэлектронные умножители рассчитаны на большие анодные токи — эти токи не превышают 10-15 мА. Их главная область применения -измерение силы света при очень малых освещенностях.

Схемы с умножением напряжения могут быть эффективно использованы при высоких напряжениях и очень малых токах, т. е. в режиме, близком к холостому ходу (см. также § II.3 «схема «Натура»). Их применяют в установках для испытания электрической прочности, питания электронно-лучевых трубок в индикаторных устройствах гидроакустической аппаратуры, питания фотоэлектронных умножителей и др.

Внешний фотоэффект — это фотоэлектронная эмиссия, т. е. выход электронов за пределы поверхности вещества под действием излучения. Фотоэлектронная эмиссия в большей или меньшей степени может происходить в любом веществе. Внешний фотоэффект лежит в основе работы электровакуумных фотоэлектрических приборов — электронных и газоразрядных фотоэлементов, а также фотоэлектронных умножителей.

Электронные фотоэлементы обладают относительно малой чувствительностью. Применение фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) позволяет устранить этот недостаток.