Фотоэлектронный умножитель

Прибор, с помощью которого световое излучение превращается в электрический ток, называется фотоэлементом. Фотоэлектронный умножитель - прибор для регистрации слабых световых потоков - представляет собой разновидность фотоэлемента с системой усиления фототока. Он широко применяется при астрономических исследованиях.

Астрофотометрические методы исследования основаны на применении так называемого внешнего фотоэффекта. Сущность этого процесса состоит в том, что в металлах и полупроводниках под действием света, падающего на их поверхность, происходит высвобождение электронов. Если при этом электроны вылетают из вещества, то такой фотоэффект называется внешним.

Простейший фотоэлемент представляет собой вакуумную трубку, в которой электроны, вылетевшие из катода в результате поглощения электромагнитного излучения, ускоряются электрическим полем и движутся в направлении к положительному электроду - аноду. Число фотоэлектронов, выбитых из вещества катода, пропорционально интенсивности падающего светового потока. При некоторой разности потенциалов между электродами фотоэлемента все освобождаемые из катода электроны будут достигать анода (ток насыщения). В этом случае величина разрядного тока будет пропорциональна интенсивности света, падающего на катод.

Однако при астрономических наблюдениях, когда осуществляется регистрация весьма слабых световых потоков, сила фототока слишком мала. Для его усиления и применяются фотоэлектронные умножители, или фотоумножители.

В фотоумножителе вылетающие из катода электроны, прежде чем достичь анода, попадают на промежуточный электрод - эмиттер и выбивают из него дополнительные электроны. Вещество эмиттера подбирается с таким расчетом, чтобы каждый ударяющий в него первичный фотоэлектрон освобождал несколько вторичных электронов. Такая система позволяет усилить первичный фототок. На практике применяются многокаскадные фотоумножители, в которых вторичные электроны, испускаемые эмиттером, попадают на второй эмиттер, испускаемые вторым - на третий и так далее. В результате достигается многократное усиление первичного фототока в сотни миллионов раз.

Иногда вместо измерения среднего анодного тока применяются так называемые счетчики фотонов - фотоэлектронные умножители со специальными устройствами, которые позволяют регистрировать отдельный фотоэлектрон.

В зависимости от материала фотокатода фотоумножители чувствительны к той или иной области спектра излучения. Так, например, сурьмяно-цезиевые фотокатоды чувствительны к ультрафиолетовым лучам, а кислородно-цезиевые - к значительной части видимых лучей, а также частично к инфракрасным лучам.

Фотоумножители являются основными приемниками света современной астрофотометрии, они обладают в десятки раз более высокой чувствительностью, чем самые лучшие фотографические эмульсии. Фотоумножители незаменимы при измерении яркости звезд, при определении яркости различных участков спектров астрономических объектов во всех длинах волн и ряде других астрофотометрических исследований.

Энциклопедический словарь юного астронома, 1980 год