Fotoelektronu pavairotājs

Japānā ražots fotoelektronu pavairotājs HAMAMATSU R446 no spektrofotometra

Fotoelektronu pavairotājs jeb fotoelektronu daudzkāršotājs ir vakuuma elektroierīce, kuras darbība izmanto fotoefekta un sekundārās emisijas parādības un kuru lieto kā sevišķi jutīgu gaismas sensoru.

Vienkāršs pavairotājs ar vienu dinodu ФЭУ-2 (ražots 1970. gadā)

Vēsture

Pirmo reizi fotoelektronu pavairotāju ieteicis (1930. gadā) un izstrādājis (1934. gadā) krievu fiziķis un izgudrotājs Leonīds Kubeckis, kurš par to saņēmis PSRS Valsts prēmiju.

Uzbūve

Fotoelektronu pavairotāja, tāpat kā jebkuras elektronu lampas, konstrukcijā ietilpst vakuumēts stikla balons, katods un anods. Balonam bieži ir gaismas necaurlaidīgs pārklājums, kurā atstāts lodziņš gaismas iekļūšanai. Katods (fotokatods) pārklāts ar metāla kārtiņu, kas gaismas iedarbībā viegli emitē elektronus (visbiežāk izmanto sārmu metālus, piemēram, cēziju). Atšķirībā no vakuuma fotoelementa, fotoelektronu pavairotājam ir vismaz viens dinods - elektrods, kas rada sekundāros elektronus. Jutīgiem pavairotājiem dinodi (tiem parasti ir izliekta forma, lai virzītu elektronus uz nākamo dinodu) ir vairāki. Dažreiz fotoelektronu pavairotājā ievieto speciālu fokusējošo elektrodu elektronu kūļa koncentrēšanai.

Darbības princips

Fotoelektronu pavairotāja uzbūve un darbība kā scintilāciju reģistratoram

Gaismai (redzamajai gaismai, UV stariem, infrasarkanajiem stariem) krītot uz fotokatodu, fotoemisijas rezultātā no tā atdalās fotoelektroni (rodas fotostrāva). Fotoelektroni strauji virzās uz tuvākā dinoda pusi, jo dinodiem ir pielikts pozitīvs spriegums, turklāt katram nākamajam - arvien lielāks, tādēļ no katra nākamā dinoda tiek izsists arvien vairāk elektronu. Vislielākais spriegums pielikts anodam (līdz pat 3000 V; dinodu spriegumus iegūst ar sprieguma dalītāja palīdzību) un uz tā nonāk visi ierīcē radušies elektroni, kuru skaits ir tūkstošiem un miljoniem reižu lielāks, nekā sākotnējo elektronu skaits. Sevišķi jutīgi pavairotāji ir spējīgi reģistrēt atsevišķus fotonus.

Galvenie parametri

Pavairotāju ФЭУ-93 un ФЭУ-97 gaismas lodziņi

• Anoda gaismjutība (anodstrāvas attiecība pret to izraisošo gaismas plūsmu pie nominālajiem potenciāliem uz elektrodiem) - parasti 1 līdz 10⁴ ampēri uz lūmenu.
• Spektrālā jutība (fotokatoda jutība pret dažādu viļņu garumu gaismu, pareizināta ar elektrodu sistēmas pastiprinājuma koeficientu, kas parasti ir no 10³ līdz 10⁸).
• Tumsas strāva (strāva anodķēdē, kas plūst bez gaismas iedarbības). Parasti nepārsniedz 10^-9 - līdz 10^-10 A.

Izmantošana

Lieto spektrometrijā, kodolfizikā un elementārdaļiņu fizikā vājas gaismas un atsevišķu vāju gaismas uzliesmojumu (scintilāciju) reģistrēšanai. Ietilpst scintilāciju skaitītāju sastāvā. Pavairotājus izmanto arī optikā, televīzijā, lāzeru tehnikā.

Lielbritānijā ražots pavairotājs 9781A EMI ar sprieguma dalītāju no rezistoriem