Фотоэлектронные умножители (ФЭУ)

Различают несколько традиционных систем динодов – жалюзийная, линейно-сфокусированная, круговая, венецианское окно. Выбор системы динодов влияет на габаритные размеры фотоумножителя, коэффициент усиления, временные параметры, линейность, чувствительность к магнитным полям, стоимость. К примеру, ФЭУ с линейно-сфокусированной системой динодов имеют отличную линейность и высокий коэффициент усиления, благодаря чему находят широкое применение в спектрометрии. ФЭУ с жалюзийной системой динодов обладают значительно худшей линейностью и более медленными временными характеристиками, но благодаря своей относительно низкой стоимости успешно применяются в сцинтилляционных детекторах, работающих в счетном режиме.

Фотокатоды ФЭУ выполняют из полупроводников на основе соединений элементов I или III группы периодической системы Менделеева с элементами V группы. Различают следующие типы фотокатодов – бищелочной фотокатод (bialkali, K-Cs-Sb) для работы в синей и зеленой области спектра с низким темновым током; бищелочной фотокатод легированный рубидием (rubidium bialkali, Rb-Cs-Sb), имеющий повышенную чувствительность в синей и зеленой областях спектра, но с удвоенным темновым током по сравнению с бищелочным фотокатодом; мультищелочной фотокатод (multialkali S20, Na-K-Cs-Sb) с расширенной чувствительностью от ультрафиолетовой до ближней инфракрасной области спектра, но требующий охлаждения для снижения темнового тока; высокотемпературный бищелочной фотокатод (high temperature bialkali, Na-K-Sb) рекомендуемый для работы при температурах более 60 ⁰С; солнечно-слепой фотокатод (solar blind, KBr, CsI, RbTe, CsTe) только для работы в ультрафиолетовой области спектра.

Полупрозрачные фотокатоды обычно наносят на внутреннюю поверхность входного окна стеклянного баллона ФЭУ. Для изготовления дискретных динодов используют следующие материалы: Cs₃Sb, наносимый в виде слоя на металлическую подложку; сплавы CuBe, CuAlMg; эпитаксиальные слои GaP на Mo, обработанные O₂ и др. Каналы непрерывных динодов изготавливают из стекла с высоким содержанием свинца.

Материал входного окна ФЭУ определяет также определяет рабочий спектральный диапазон фотоумножителя. Традиционно применяются следующие стекла – боросиликатное стекло представляет собой недорогое стекло для работы с длинами волн более 260 нм; ультрафиолетовое стекло расширяет чувствительность до 180 нм; кварцевое стекло имеет прозрачность до 160 нм; флорид магния пропускает ультрафиолетовое излучение до 110 нм.

К основным параметрам ФЭУ относится световая анодная чувствительность (отношение анодного фототока к вызывающему его световому потоку при номинальных потенциалах электродов); спектральная чувствительность (равная спектральной чувствительности фотокатода, умноженной на коэффициент усиления умножительной системы; темновой ток (ток в анодной цепи в отсутствие светового потока).

Применение фотоэлектронных умножителей:

• Хемилюминесценция, биолюминисценция, флуоресценция
• Проточная цитометрия, хромотография
• Анализ состояния окружающей среды
• Неразрушающий контроль
• Счет фотонов, регистрация частиц
• Спектрофотометрия
• Дозиметрия и радиометрия
• Исследования космоса и астрономия
• Конфокальная и электронная микроскопия
• Ядерная физика и физика высоких энергий
• Гамма-каротаж и скважинная аппаратура
• Дифрактометрия

Наиболее полная информация представлена здесь: www.azimp.ru