Фотоэлектронные умножители (ФЭУ)

ФЭУ - приборы для преобразования фотонов в электрические сигналы. ФЭУ состоят из фотокатода и электронной оптической системы – динодов и анода. В основе функционирования ФЭУ лежит явление вторичной электронной эмиссии, когда попавший на динод электрон выбивает из него несколько электронов.

Инициализирующие ток в ФЭУ электроны испускаются фотокатодом вследствие фотоэффекта, вызванного прошедшими через оптическое окно ФЭУ фотонами.

Вероятность образования электрона на фотокатоде ФЭУ называют конверсионной эффективностью фотокатода С_f-e (С_f-e@ 0,05). Для увеличения С_f-e поверхность фотокатода ФЭУ покрывают тонкой пленкой из нескольких сотен или тысяч атомарных слоев Sb - Cs или Bi - Ag - Cs. Такие фотокатоды чувствительны к фотонам, испускаемым различными сцинтилляторами, но, даже в темноте, эмитируют электроны создавая ”тепловой шум” ФЭУ. Со временем чувствительность фотокатода уменьшается - происходит его ”утомление”. Для сохранения работоспособности ФЭУ необходимо предохранять фотокатод от попадания света при работе ФЭУ под напряжением.

Под действием электрического поля выбитые из фотокатода электроны направляются на диноды ФЭУ, где в результате вторичной электронной эмиссии их число увеличивается в 10⁴-10⁵ раз. Относительное изменение числа электронов при движении от фотокатода к аноду называют коэффициентом усиления ФЭУ:

, (2.1.1)

где: А - доля электронов, попадающих с одного динода на другой;

В - коэффициент вторичной электронной эмиссии динода;

N - число динодов ФЭУ.

К_У зависит от напряжения на ФЭУ. По этой причине необходима очень высокая стабильность источника питания ФЭУ.

Интенсивность потока фотонов (точнее – заряд, проводимый через ФЭУ) может оказывать влияние на К_У вследствие изменения распределения потенциалов на динодах электронно-оптической системы ФЭУ. Это обстоятельство может стать причиной нелинейности передаточной функции ФЭУ и спектрометра со сцинтилляционным детектором.