Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Контрастные различия между дискретными и непрерывными электронными умножителями.

Электронный умножитель представляет собой ламповая структуру , которая умножает падающие заряды. [1] В процессе, называемом вторичной эмиссией , один электрон при бомбардировке вторично-излучающим материалом может вызвать эмиссию примерно от 1 до 3 электронов . Если электрический потенциал приложен между этой металлической пластиной и еще одной, испускаемые электроны будут ускоряться к следующей металлической пластине и вызовут вторичную эмиссию еще большего количества электронов. Это можно повторить несколько раз, что приведет к сильному ливню электронов, собранных металлическим анодом, и все они будут вызваны только одним.

История [ править ]

В 1930 году русский физик Леонид Александрович Кубецкий предложил устройство, в котором фотокатоды в сочетании с динодами или вторичными эмиттерами электронов в одной трубке использовались для удаления вторичных электронов путем увеличения электрического потенциала через устройство. Электронный умножитель может использовать любое количество динодов в целом, которые используют коэффициент σ и создают коэффициент усиления σ n, где n - количество эмиттеров. [2]

Дискретный динод [ править ]

Вторичная электронная эмиссия начинается, когда один электрон ударяется о динод внутри вакуумной камеры и выбрасывает электроны, которые каскадом переходят на другие диноды и повторяют процесс снова. Диноды настроены таким образом, что каждый раз, когда электрон попадает в следующий, он будет иметь увеличение примерно на 100 электрон-вольт больше, чем у последнего динода. Некоторые преимущества его использования включают время отклика в пикосекундах, высокую чувствительность и коэффициент усиления электронов около 10 8 электронов. [3]

Дискретный электронный умножитель

Непрерывный динод [ править ]

В непрерывной динодной системе используется стеклянная воронка в форме рога, покрытая тонкой пленкой из полупроводниковых материалов. Электроды имеют увеличивающееся сопротивление, что позволяет производить вторичную эмиссию. В непрерывных динодах используется отрицательное высокое напряжение на широком конце и идет на положительное около земли на узком конце. Первое устройство такого типа было названо канальным электронным умножителем (КЭМ). СЭМ требовалось 2-4 киловольта для достижения усиления 10 6 электронов.

Электронный умножитель с непрерывным динодом

Микроканальная пластина [ править ]

Другая геометрия электронного умножителя с непрерывным динодом называется микроканальной пластиной (MCP). [4] [5] Его можно рассматривать как двумерный параллельный массив очень маленьких электронных умножителей с непрерывным динодом, собранных вместе и запитанных параллельно. Каждый микроканал обычно имеет параллельные стенки, а не конусообразный или воронкообразный. MCP изготовлены из свинцового стекла и имеют сопротивление 10 9 Ом между каждым электродом. Каждый канал имеет диаметр 10-100 мкм. Электронное усиление для одной микроканальной пластины может составлять около 10 4 -10 7 электронов. [5]

Микроканальная пластина с разрывом

Приложения [ править ]

В масс-спектрометрии электронные умножители часто используются в качестве детектора ионов, которые были разделены каким-либо масс-анализатором. Они могут быть типа непрерывных динодов и могут иметь форму изогнутой роговой воронки или могут иметь дискретные диноды, как в фотоумножителе . Электронные умножители с непрерывным динодом также используются в миссиях НАСА и связаны с масс-спектрометром с газовой хроматографией ( ГХ-МС ), который позволяет ученым определять количество и типы газов, присутствующих на Титане, самом большом спутнике Сатурна. [6]

Микроканальные пластины также используются в очках ночного видения. Когда электроны попадают в миллионы каналов, они высвобождают тысячи вторичных электронов. Затем эти электроны попадают на люминофорный экран, где они усиливаются и снова преобразуются в свет. Полученное изображение воспроизводит оригинал и позволяет лучше видеть в темноте, при этом используется только небольшой батарейный блок для обеспечения напряжения для MCP. [7]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Аллен, Джеймс С. (1947), "Улучшенный счетчик частиц электронного умножителя", Обзор научных инструментов , 18 (10): 739–749, Bibcode : 1947RScI ... 18..739A , doi : 10.1063 / 1.1740838.
  2. ^ Lubsandorzhiev, BK (ред.). Об истории изобретения фотоэлектронных умножителей (PDF) . ЦЕРН. Институт ядерных исследований РАН: ЦЕРН.
  3. Перейти ↑ Tao, S., Chan, H., & van der Graaf, H. (2016). Материалы вторичной электронной эмиссии для передающих динодов в новых фотоумножителях: обзор. Материалы, 9 (12), 1017. https://doi.org/10.3390/ma9121017.
  4. ^ Burroughs, EG (1969), "Коллекция Эффективность непрерывных динодных Electron нескольких массивов", обзор научных инструментов , 40 (1): 35-37, Bibcode : 1969RScI ... 40 ... 35В , DOI : 10,1063 / 1,1683743
  5. ^ a b Wiza, Джозеф Л. (1979), «Микроканальные пластинчатые детекторы», Nuclear Instruments and Methods , 162 (1–3): 587–601, Bibcode : 1979NucIM.162..587L , CiteSeerX 10.1.1.119.933 , DOI : 10.1016 / 0029-554X (79) 90734-1 .
  6. ^ Махаффи, Пол. «Масс-спектрометр: детектор» . НАСА .
  7. ^ Монторо, Гарри. «Усиление изображения: технология ночного видения» . Фотоника .

Внешние ссылки [ править ]

  • Olympus Учебник
  • Как работают электронные умножители на дискретных динодах