§ 19.3. Фотоэлектронные умножители

Фотоэлектронные умножители ФЭУ - электровакуумные приборы, преобразующие световое или монохроматическое излучение Б электрический сигнал. В зависимости от назначения и предъявляемых требований ФЭУ выполняют одно- и многокаскадными.

Однокаскадные ФЭУ имеют однократное усиление и служат для сравнительно небольщого усиления фототока. По конструкции они аналогичны вакуумным ФЭ и имеют анод, фотокатод и дополнительный электрод-эмиттер (или динод), создающий усиленный вторичный ток.

Многокаскадные ФЭУ (рис. 19.3, а) имеют фотокатод К1, фокусирующую ФС и умножительную ДгДп системы и коллектор - анод А. Световой сигнал Ф, попадая на полупрозрачный фотокатод К1, вызывает первичный ток эмиссии 1\, пропорциональный интенсивности падающего света. Поток первичных электронов, сфокусированный электронно-оптической системой, под действием приложенного с делителя JR\-Rn напряжения попадает на динод Д1 и выбивает с него вторичный поток электронов /g. На каждый последующий динод с делителя напряжения \Ri-Rn подается большее положительное напряжение, чем на предыдущий, за счет чего создается ускоряющая разность потенциалов между электродами. Вторичные электроны, выбитые из последнего динода, попадают на анод А и создают ток во внешней цепи, который по величине значительно превышает первичный фототок, возникающий с фотокатода. Если коэффициент вторичной эмиссии каждой ступени равен о, т. е. /2 1=/з 2=...=/п п-ь то при п ступенях умножения общий ток ФЭУ составит In-ho. При чувствительности первого фотокатода е ток /1 = еФ, тогда выходной ток в нагрузке /п=ЕФа". Общий коэффициент усиления фототока в умножителе

Afy = = еФа"/еФ = а".

Для активированных поверхностей а5-10, поэтому при п= = 10 можно получить усиление/Су= (5--10)°). Практически Ку

Рис. 19.3. Схематическое устройство ФЭУ

меньше из-за затруднений фокусировки и наличия рассеяния электронного потока.

ФЭУ различных типов отличаются: рабочей площадью фотокатода; габаритами; конструкцией диодных систем (жалюзийной, коробчатой, тороидальной, корытообразной и т. д.), от которой в значительной степени зависят параметры умножителей; спектральными характеристиками, определяющи.ми спектральный диапазон регистрируемых излучений.

При.мерами промышленных образцов ФЭУ служат приборы типов ФЭУ-101, ФЭУ-126 (рис. 19.3, б) со следующими параметрами: чувствительность фотокатода 90 .мкА/л.м, диапазон длины волны 300-600 нм, спектральная чувствительность фотокатода 6,5 X XlO-2 А/Вт (при длине волны 500 н.м), анодная чувствительность 100 и 300 А/лм, £а= 1100 В.

Высокая эффективность и надежность ФЭУ позволяют использовать их в различных областях науки и техники. Про.мышленно-стью выпускаются фото- и спектро.метрические ФЭУ. Спектрометрические используются в ядерной физике для из.мерения радиоактивного излучения. Фотометрические служат для измерения слабых световых потоков спектрального анализа, фототелеграфии, телевидения.

Глава 20 ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРИБОРЫ

§ 20.1. Общие сведения

Электронно-лучевы.ми называются электровакуумные приборы, в которых эмиттированный катодом электронный поток формируется в узкий направленный пучок электронов (электронный луч). Здесь рассматриваются электронно-лучевые приборы, преобразующие электрические сигналы в визуальное изображение. Сюда относятся электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), при.меняемые в осциллографии, телевизионных прие.мниках, индикаторах радиолокационных станций.

Основными элементами ЭЛТ, преобразующими электрические сигналы в визуальное изображение, являются: электронный прожектор ЭП, фокусирующая ФС и отклоняющая ОС системы, люминес-цирующий экран Э (рис. 20.1).

Электронный прожектор и фокусирующая система формируют электронный луч в трубке. Отклоняющая система создает в ЭЛТ электростатическое или магнитное поле или их сочетание, посредством которых осуществляется отклонение луча (управление им). Экран в трубке служит приемником сфокусированного электронного потока луча. Он образован слоем люминофора, нанесенного на

к ,-----,

К Viv I

Рис. 20.1. Схематическое устройство ЭЛТ

торцовую часть внутренней поверхности колбы, и способен светиться под действием падающих электронов.

По способам фокусировки и управления электронным лучо.м различают ЭЛТ с электростатическим, магнитным и комбинированным (электромагнитным) управлением.

§ 20.2. ЭЛТ с электростатическим управлением

При электростатическом управлении фокусировка и отклонение луча осуществляются электрическим полем. В этих трубках все электроды заключены внутри колбы и выполнены из диамагнитного материала, чтобы исключить их намагничивание, которое вызывает искажение наблюдаемых на экране процессов.

Электронный прожектор. В трубках с электростатически. управлением электронный прожектор может иметь триодную или тетроидную конструкцию. Триодный прожектор (рис. 20.2) содержит катод К с подогревателем, управляющий электрод УЭ (модулятор), первый Al и второй Ад аноды, эти электроды выполняют функции, аналогичные соответственно катоду, сетке и аноду усилительных ламп. Конструктивно К, УЭ, Ai vi А выполнены в виде цилиндров с различны.м числом диафрагм с отверстиями.

На УЭ с небольщим (около 1 мм) отверстием в дне цилиндра подается небольщой (десятки вольт) отрицательный потенциал относительно К, изменением значения которого можно управлять интенсивностью луча, а следовательно, и яркостью пятна на экране.

На Al подается положительное напряжение f/ai = 300~1000 В, а на Лг - более высокое (f/a2= = 1000-5000 В), чем обеспечивается ускоряющее поле в трубке.

Фокусирующая система. Электроны, эмиттированные катодом, ускоряются электрическим полем первого Al и второго Л2 анодов и движутся к экрану трубки. Фокусировка электронов в остронаправленный луч обеспечивается электрическим полем.

Ярпость

Фтусиродт

Рис. 20.2. Триодный электронный прожектор