Оптический метод регистрации излучений

При напряжении около 1200В наиболее мощные импульсы уже регистрируются счетчиком. Отсчет перестает быть равным нулю. При дальнейшем повышении

Рис.2.9.1.Схематическое изображение счетной характеристики ФЭУ(график зависимости числа импульсов , возникающих в фотоумножителе, от величины питающего высокого напряжения  при освещении его фотокатода постоянным светом).

напряжения кривая круто идет вверх. Тот факт, что крутизна графика велика, говорит о том, что фотоумножитель нужно питать очень стабильным напряжением. Если питающее напряжение будет флуктуировать, то это внесет большую ошибку в измерения. Это рассуждение совершенно безупречно для метода усиления постоянного тока. Но при использовании метода счета фотонов ситуация несколько упрощается.

 Когда напряжение возрастет  настолько, что практически все  фотоэлектроны создадут измеримые  импульсы и они, импульсы, будут  сосчитаны, рост количества импульсов от питающего напряжения должен временно прекратиться. На счетной характеристике появится плато. На практике полного прекращения роста числа импульсов обычно не происходит, но на плато производная функции  имеет минимум. Если дальше увеличивать напряжение, то регистрирующая схема начнет считать большое количество импульсов малой амплитуды. Такие импульсы возникают в ФЭУ по причинам, не связанным непосредственно с регистрируемым световым потоком. В число таких причин входят, например, термоэмиссия с динодов, а также явления, связанные с существованием внутренних обратных связей (оптических, ионных и др.). Поскольку в нормальном режиме подобные импульсы не должны регистрироваться, счетная схема срабатывает только начиная с некоторой пороговой амплитуды, величина которой задается подстройкой специального электронного каскада в усилителе, называемого дискриминатором. Но при росте питающего напряжения амплитуда импульсов с первого динода в конце концов становится выше установленного порога дискриминации.

 Подобную кривую  можно  получить и для темнового сигнала.  Рабочее напряжение нужно выбрать вблизи точки минимума производной функции , так, чтобы по возможности иметь при этом напряжении минимальное значение темнового тока и, следовательно, максимальное значение отношения сигнал/шум.  В процессе работы с ФЭУ очень полезно знать его счетную характеристику, проверять ее достаточно регулярно и обязательно исследовать после всякой перенастройки электроники фотометра. Фотоумножители со временем теряют ряд своих полезных качеств, переставая быть пригодными к работе в электрофотометрах. Это в первую очередь сказывается на счетной характеристике: смещается плато, увеличивается его наклон. Получить счетную характеристику легко. Для этого не нужно тратить дорогое ночное время. Лучше всего снимать счетную характеристику не реже, чем раз в 2-3 месяца.

Вывод

Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) — электровакуумный прибор, в котором поток электронов, излучаемый фотокатодом под действием оптического излучения, усиливается в умножительной системе в результате вторичной электронной эмиссии; ток в цепи анода значительно превышает первоначальный фототок (обычно в 105 раз и выше). Впервые был предложен и разработан Л. А. Кубецким в 1930—1934 гг. ФЭУ  позволяет регистрировать и предельно слабые и довольно интенсивные потоки. От единиц до  … фотонов в секунду.

Фотоэлектронный умножитель состоит из входной (катодной) камеры (образуется поверхностями фотокатода, фокусирующих электродов, первого динода), умножительной динодной системы, анода и дополнительных электродов. Все элементы размещаются в вакуумном корпусе (баллоне). 
Наиболее распространены ФЭУ, в которых усиление потока электронов осуществляется при помощи нескольких специальных электродов изогнутой формы — «динодов», обладающих коэффициентом вторичной эмиссии больше 1. Для фокусировки и ускорения электронов на анод и диноды подаётся высокое напряжение (600—3000 В). Иногда также применяется магнитная фокусировка, либо фокусировка в скрещенных электрическом и магнитном полях.

 Применение:

*Спектрометрия — сцинтилляционные счётчики;

*Ядерная физика — в установках для изучения кратковременных процессов (временные ФЭУ);

*Оптика, телевидение, лазерная техника.

*Хемилюминесценция.

Литература:

1.Альфа-, бета- и гамма- спектроскопия. Под. ред. К.Зигбана. Перев. С англ. Вып.2. М., Атомиздат,1969.

2.Зайдель А.Н., Островская  Г.В., Островский Ю.И., Техника и  практика спектроскопии, изд. Наука,1976.

3.Анисимова И.И., Глуховской  Б.М., Фотоэлектронные умножители. М., Сов. радио,1974.

4.Засов А.В. Задачи астрофизического  практикума. Для студентов 3 и 4 курсов  астрономического отделения МГУ,2006.