Fotonásobiče Martin Pavlů Zdeněk Švancara Petr Marek (Gymnázium Karla Sladkovského) Školitel: Bc. Miroslav Krůs

Co je fotonásobič? Fotonásobič = zkratka PMT (photomultiplier) - detektor schopný zachytit slabé optické signály

Princip práce PMT Foton projde scintilátorem a dopadne na fotokatodu. Je-li frekvence záření vyšší než kritická, dojde k překonání výstupní práce materiálu fotokatody a emisi elektronu. Statisticky ne každý vhodný foton vybudí elektron, což udává tzv. kvantová účinnost fotokatody. Fotokatoda má nejnižší elektrický potenciál ze všech elektrod. Další elektrody-dynody mají potenciál vyšší (obvykle rovnoměrně odstupňovaný) a anoda nejvyšší. Tím je dosaženo, že elektron emitovaný z fotokatody je elektrickým polem urychlován k první dynodě.

Princip práce fotonásobiče Dynoda je pokryta materiálem s činitelem sekundární emise > 1, tzn. že při dopadu jednoho elektronu emituje více elektronů. Protože potenciál další dynody je vyšší než potenciál předchozí, jsou elektrony opět urychlovány směrem k další dynodě. Tím dochází k lavinovému násobení elektronů, které jsou nakonec zachyceny anodou. Typický zisk je řádu 105 - 107. Pro napájení se používá napětí kolem 1000 V.

Vyhodnocování signálu Analogově – anoda zapojena přes rezistor, voltmetrem sledován úbytek napětí Číslicově – signál zesílen, odděleny pulsy s dostatečnou amplitudou od šumu, možno počítat běžným čítačem nebo zaznamenávat počítačem Fotonásobič Předzesilovač Šumová brána Tvarovač (TTL) Čítač

Šum Fotokatoda a dynody emitují elektrony i když zrovna nedopadá žádné záření, čímž vzniká výstřelový šum = temný proud nebo proud za tmy. Při emitaci na další dynodě nedojde k plnému zesílení a výsledný impuls má znatelně menší amplitudu než impuls vyvolaný fotonem. Je nutno nastavit komparátor tak, aby nereagoval na tyto impulsy, zároveň však, aby zachytil i menší skutečný impuls.

Fotokatoda Průsvitná Schopnost vyrážet elektrony Materiál - Většinou polovodičové sloučeniny - Přibližně 10 druhů – Cs-I, Cs-Te, Sb-Cs, Bialkalické (Sb-Rb-Cs, Sb-K-Cs, Sb-Na-K), Multialkalické (Sb-Na-K-Cs), Cs

Materiál okénka Rozdíly v prostupnosti UV záření Krystal MgF2 Safír Umělý Si UV sklo Borosilikátové sklo

Vlastnosti dynod Rozdíly v: Urychlování Časová odezva Homogennost Úspěšnost sběru sekundárních elektronů Výběr optimální dynody závisí na jejím použití

Typy dynod Fokusované – a) lineární, b) kruhová Nefokusované – c) žaluziová, d) krabičková

Závislost velikosti signálu na napětí (mV) Napětí (V)

Simulace v programu Simion

Děkujeme za pozornost