Fotomultiplicador

Es diu fotomultiplicador, tubo fotomultiplicador o per les seues sigles en anglés PMT (Photo Multiplier Tube) a un tipo de detector òptic de buit que aprofita l'efecte d'emissió secundària d'electrons per a respondre a nivells molt baixos d'allumenament, mantenint un nivell de soroll acceptable. En l'arribada dels dispositius de càrrega acoplada i el seu gran eficiència quàntica, els fotomultiplicadores han vist reduir-se grandemente les seues aplicacions, quedant pràcticament reduïdes els detectors de partícules, basats en la radiació de Cherenkov.

Erro al crear miniatura:

Fotomultiplicador

Erro al crear miniatura:

Fotomultiplicador de persiana veneciano (RCA).

Erro al crear miniatura:

Esquema de funcionament.

Erro al crear miniatura:

Detall dels dinodos.

Un fotomultiplicador està compost d'un fotocátodo, que emet electrons quan sobre ell incidixen fotons d'energia adequada. Un camp elèctric accelera estos electrons i els dirigix cap a un ànodo, que en estos tubos rep el nom de dínodo. L'energia dels electrons incidents provoca l'emissió un número major d'electrons secundaris que són dirigits cap a un segon dínodo. El número de dínodos i la seua disposició varia en el model de fotomultiplicador.

Elements

Un tubo fotomultiplicador consistix d'un càtodo fotoemisivo (fotocátodo), consistent de metals alcalinos en funcions de treball baixes, seguit d'electrodos enfocadores.

Ademés del càtodo fotoemisor el tubo conté una série d'electrodos recoberts cridats dínodos cada u somés a un potencial (50−100 volts) més positiu que el precedent. El càtodo està recobert en una superfície fotoemisora com l'utilisada en els fototubos. Els dínodos estan recoberts en composts com BeO, CsSb que desprenen varis electrons quan són bombardejats en electrons d'alta energia. Cada dínodo està configurat per a enfocar els electrons emesos cap al dínodo següent.

Per últim, posseïx un colector d'electrons (ànodo) en un tubo al buit.

Funcionament

Quan la llum entra al fotocátodo, est convertix l'energia de la llum incident en fotoelectrones emesos al buit, els quals són enfocats cap als dínodos, a on són multiplicats en un procés d'emissió secundària. Al final, la senyal d'eixida s'obté en l'ànodo. L'eficiència en la conversió o sensibilitat del càtodo, varia en la llongitut d'ona de la llum incident. La relació entre la sensibilitat del càtodo i la llongitut d'ona es diu resposta espectral característica. Per la mencionada emissió secundària de cada dínodo, el tubo fotomultiplicador té una alta sensibilitat i un baix soroll.

Tipos de fotomultiplicadores

• Tipo frontal. Té un fotocátodo semitransparente el qual és un fotocátodo del tipo transmissor, que permet tindre millor uniformitat que el tipo lateral. La disposició frontal permet agranar àrees en un ranc definit pel tamany del tubo fotomultiplicador.
• Tipo lateral. Els fotomultiplicadores laterals ampren un fotocátodo opac o siga un fotocátodo del tipo reflector i una estructura de gàbia circular per als dínodos, lo que oferix bona sensibilitat i amplificament en un voltage d'alimentació relativament baix. Usats generalment en espectrofotometría i sistemes fotomètrics en general, reben la llum incident per un costat del tubo de vidre. Les ventages són el seu relatiu baix cost.
• Atres tipos. Es poden fer combinacions dels dos fotomultiplicadores dalt mencionats per a millorar, per eixemple, la recepció angular de llum, necessària per a experiments de física d'altes energies

Apany dels dínodos

Un dínodo conforma el sistema de multiplicació d'electrons. La gran sensibilitat dels tubos fotomultiplicadores (consistix en amplificament de corrent i relació senyal soroll altes) és deguda a l'us de tal sistema, que permet el procés d'emissió secundària.

• Tipo gàbia circular. Usat generalment en els fotomultiplicadores laterals, es caracterisa per optimisar l'espai, resposta ràpida i alt guany obtingut en un suministrament de voltage relativament baix

• Tipo caixa i reixeta. És una successió de quartes parts de dínodos cilíndrics. S'usa en fotomultiplicadores frontals per l'eficiència en la recolecció d'electrons i a la seua uniformitat.
• Tipo linealment centrat. Ho caracterisa la seua resposta ràpida en temps i la linealidad de pols, ademés d'oferir una corrent d'eixida gran.
• Tipo persiana veneciano. Cada dinodo està format per làmines paraleles inclinades 45° sobre l'eix del tubo. Usat en tubos en àrees fotocatódicas grans i quan no és prioritat la resposta en temps del tubo fotomultiplicador.
• Atres tipos. Ademés dels mencionats existixen el tipo malla, el tipo placa de microcanal i el tipo canal metàlic, i combinacions diverses. Els dos primers oferixen resistència als camps elèctrics.

Vore també

• Dispositiu de càrrega acoplada
• Radiació de Cerenkov

Bibliografia

• Knoll, Glenn F. (Wiley, 2000). "Radiation and Detection Measurement. Third edition".