Фотоэлектронные умножители

Электронные фотоэлементы обладают относительно малой чувствительностью. Применение фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) позволяет устранить этот недостаток.

ФЭУ представляют собой приборы, в которых поток первичных электронов, полученных при фотоэлектронной эмиссии, усиливается посредством вторичной электронной эмиссии.

На рис. 17.5, а показана схема устройства и включения ФЭУ, а на рис. 17.5, б — его условное обозначение. Кроме фотокатода и анода у ФЭУ имеется несколько электродов (динодов), которые являются эмиттерами вторичных электронов. Число динодов в современных ФЭУ достигает четырнадцати.

При облучении фотокатода светом первичные электроны, ускоряемые электрическим полем динода Д₁, выбивают из него вторичные электроны. Эти электроны ускоряются полем динода Д₂ и выбивают из него новые вторичные электроны, и так до тех пор, пока вторичные электроны последнего динода не достигнут анода А. Анодный ток, проходя через R_a, выделяет на нем полезное напряжение.

Для того чтобы имел место эффект усиления электронного потока, отношения числа вторичных электронов к числу первичных для всех динодов должны быть больше единицы. Это отношение σ называют коэффициентом вторичной эмиссии.

Расчетный коэффициент усиления ФЭУ, имеющего п динодов, k = σ ⁿ.

Так как для современных ФЭУ σ = 3 - 8, то k = 10⁶ - 10⁷. Однако на практике этот коэффициент значительно меньше, так как ток вторичной эмиссии ограничен объемным отрицательным зарядом электронов, сосредоточенным около динодов.

Для нормальной работы ФЭУ между соседними динодами необходимо обеспечить напряжение порядка 50 — 150 В.

С помощью ФЭУ можно регистрировать световые потоки до 10^-9 лм. Регистрация более слабых световых сигналов ограничена наличием темнового тока, который вызван термоэлектронной эмиссией фотокатода, а также электростатической эмиссией динодов. Интегральная чувствительность современных ФЭУ — 1 — 100 А/лм.

ФЭУ применяют в разнообразных автоматических и измерительных схемах.