Photovermehrer-Tuben (Photovermehrer oder PMTs für den kurzen), Mitglieder der Klasse von Vakuumtuben und mehr spezifisch Vakuumphototuben, sind äußerst empfindliche Entdecker des Lichtes in den ultravioletten, sichtbaren und nah-infraroten Reihen des elektromagnetischen Spektrums. Diese Entdecker multiplizieren den Strom, der durch das Ereignis-Licht vor nicht weniger als 100 Millionen Malen (d. h., 160 DB) in vielfachen dynode Stufen erzeugt ist, (zum Beispiel) individuellen Fotonen ermöglichend, entdeckt zu werden, wenn der Ereignis-Fluss des Lichtes sehr niedrig ist. Verschieden von den meisten Vakuumtuben sind sie nicht veraltet.

Die Kombination von hohem Gewinn, niedrigem Geräusch, hoher Frequenzantwort oder, gleichwertig, ultraschneller Antwort und großem Gebiet der Sammlung hat Photovermehrer ein wesentlicher Platz in Kern- und Partikel-Physik, Astronomie, medizinischer Diagnostik einschließlich Blutproben, medizinischer Bildaufbereitung, Film-Film verdient (telecine), Radarklemmung und als Trommel-Scanner bekannte Bildscanner des hohen Endes scannend. Elemente der Photovermehrer-Technologie, wenn integriert, verschieden, sind die Basis von Nachtvisionsgeräten.

Halbleiter-Geräte, besonders Lawine-Fotodioden, sind Alternativen zu Photovermehrern; jedoch sind Photovermehrer für Anwendungen einzigartig gut passend, die rauscharm, Entdeckung der hohen Empfindlichkeit des Lichtes verlangen, das unvollständig zusammenfallen gelassen wird. Während Photovermehrer außerordentlich empfindlich und gemäßigt effizient sind, war Forschung noch laufend, um ein Foton aufzählendes leichtes Entdeckungsgerät zu schaffen, das um viel mehr als 99 % effizient ist. Solch ein Entdecker ist von Interesse für Anwendungen, die mit der Quant-Information und Quant-Geheimschrift verbunden sind.

Geschichte

Das Kombinieren zwei wissenschaftlicher Entdeckungen

Die Erfindung des Photovermehrers wird nach zwei vorherigen Ergebnissen, den Entdeckungen der fotoelektrischen Wirkung und der Sekundäremission (d. h., die Fähigkeit von Elektronen in einer Vakuumtube behauptet, um die Emission von zusätzlichen Elektronen durch das Anschlagen einer Elektrode zu verursachen).

Fotoelektrische Wirkung

Die erste Demonstration der fotoelektrischen Wirkung wurde 1887 von Heinrich Hertz ausgeführt, der es mit dem ultravioletten Licht demonstriert hat. Bedeutend für praktische Anwendungen haben Elster und Geitel zwei Jahre später dieselbe Wirkung mit sichtbaren leichten bemerkenswerten alkalischen Metallen (Kalium und Natrium) demonstriert. Die Hinzufügung von Cäsium, einem anderen alkalischen Metall, hat der Reihe von empfindlichen Wellenlängen erlaubt, zu längeren Wellenlängen im roten Teil des sichtbaren Spektrums erweitert zu werden.

Historisch wird die fotoelektrische Wirkung mit Albert Einstein vereinigt, der sich auf das Phänomen verlassen hat, um den grundsätzlichen Grundsatz der Quant-Mechanik, 1905, einer Ausführung zu gründen, für die Einstein den 1921-Nobelpreis erhalten hat. Es ist lohnend zu bemerken, dass Heinrich Hertz, 18 Jahre früher arbeitend, nicht anerkannt hatte, dass die kinetische Energie der ausgestrahlten Elektronen zur Frequenz proportional, aber der optischen Intensität unabhängig ist. Diese Tatsache hat eine getrennte Natur des Lichtes, d. h. die Existenz von Quanten zum ersten Mal einbezogen.

Sekundäremission

Das Phänomen der Sekundäremission wurde zuerst auf rein elektronische Erfindungen (d. h., diejenigen beschränkt, die an Lichtempfindlichkeit Mangel haben). 1902 haben Austin und Starke berichtet, dass die durch Elektronbalken zusammengepressten Metalloberflächen eine größere Zahl von Elektronen ausgestrahlt haben, als Ereignis waren. Die Anwendung der kürzlich entdeckten Sekundäremission zur Erweiterung von Signalen wurde nur nach dem Ersten Weltkrieg vom Wissenschaftler von Westinghouse Joseph Slepian in einem 1919-Patent vorgeschlagen.

Der erste Photovermehrer

Die Rasse zu einer praktischen elektronischen Fernsehkamera

Die Zutaten, für den Photovermehrer zu erfinden, kamen zusammen während der 1920er Jahre als der Schritt von beschleunigten Vakuumtube-Technologien. Die primäre Absicht für viele, wenn nicht die meisten, Arbeiter war das Bedürfnis nach einer praktischen Fernsehkamera-Technologie. Fernsehen war mit primitiven Prototypen seit Jahrzehnten vor der 1934-Einführung der ersten praktischen Kamera (der iconoscope) verfolgt worden. Frühe Prototyp-Fernsehkameras haben an Empfindlichkeit Mangel gehabt. Photovermehrer-Technologie wurde verfolgt, um Fernsehkamera-Tuben, wie der iconoscope und (später) der orthicon zu ermöglichen, empfindlich genug zu sein, um praktisch zu sein. So wurde der Weg bereitet, um die Doppelphänomene der Photoemission (d. h., die fotoelektrische Wirkung) mit der Sekundäremission zu verbinden, von denen beide bereits studiert und entsprechend verstanden worden waren, um einen praktischen Photovermehrer zu schaffen.

Der erste Photovermehrer, einstufig (Anfang 1934)

Die ersten dokumentierten Photovermehrer-Demonstrationsdaten zum Anfang 1934-Ausführungen einer RCA Gruppe, die in Harrison, New Jerseys gestützt ist. Harley Iams und Bernard Salzberg waren erst, um eine Kathode der fotoelektrischen Wirkung und einzelne Sekundäremissionserweiterungsbühne in einem einzelnen Vakuumumschlag und dem ersten zu integrieren, um seine Leistung als ein Photovermehrer mit dem Elektronerweiterungsgewinn zu charakterisieren. Diese Ausführungen wurden vor dem Juni 1934, wie ausführlich berichtet, im Manuskript beendet, das Verhandlungen des Instituts für Radioingenieure vorgelegt ist (Proc. ZORN). Das Gerät hat aus einer halbzylindrischen Photokathode, ein sekundärer Emitter bestanden, der auf der Achse und einem Sammler-Bratrost bestiegen ist, der den sekundären Emitter umgibt. Die Tube hatte einen Gewinn von ungefähr acht und hat an Frequenzen ganz über 10 Kilohertz funktioniert.

Magnetische Photovermehrer (Mitte 1934-1937)

Höhere Gewinne wurden gesucht als diejenigen, die von den frühen einstufigen Photovermehrern verfügbar sind. Jedoch ist es eine empirische Tatsache, dass der Ertrag von sekundären Elektronen in jedem gegebenen Sekundäremissionsprozess unabhängig von der Beschleunigungsstromspannung beschränkt wird. So wird jeder einstufige Photovermehrer im Gewinn beschränkt. Zurzeit war der maximale Gewinn der ersten Stufe, der erreicht werden konnte, etwa 10 (sehr bedeutende Entwicklungen in den 1960er Jahren erlaubt Gewinnen oben 25, um mit der negativen Elektronsympathie dynodes erreicht zu werden). Deshalb waren vielfach-stufige Photovermehrer, in denen der Photoelektronertrag nacheinander in mehreren Stufen multipliziert werden konnte, eine wichtige Absicht. Die Herausforderung war, die Photoelektronen zu veranlassen, an nacheinander Elektroden der höheren Stromspannung zu stoßen aber nicht direkt zur höchsten Stromspannungselektrode zu reisen. Am Anfang wurde diese Herausforderung durch das Verwenden starker magnetischer Felder überwunden, um die Schussbahnen der Elektronen zu biegen. Solch ein Schema war früher vom Erfinder J. Slepian vor 1919 konzipiert worden (sieh oben).

Entsprechend hat die Führung internationaler Forschungsorganisationen ihre Aufmerksamkeit zur Besserung photomultiplers gelenkt, um höheren Gewinn mit vielfachen Stufen zu erreichen. Diese Arbeit ist vor dem Hintergrund Konjunkturaufschwungs und Büste, tyrannischer Zwangsherrschaft und erschütternder Kriegswolken weitergegangen, die sich auf dem Horizont versammeln.

In der UDSSR wurde RCA-verfertigte Radioausrüstung auf einem in großem Umfang von Joseph Stalin eingeführt, um Sendungsnetze und die kürzlich gebildete Vollvereinigung zu bauen, das Wissenschaftliche Forschungsinstitut für das Fernsehen verstärkte ein Forschungsprogramm in Vakuumtuben, das für seine Zeit und Platz vorgebracht wurde. Zahlreiche Besuche wurden vom RCA wissenschaftlichen Personal in die UDSSR in den 1930er Jahren vor dem Kalten Krieg gemacht, die sowjetischen Kunden in den Fähigkeiten zur RCA Ausrüstung zu informieren und Kundenbedürfnisse zu untersuchen. Während einen dieser Besuche, im September 1934, wurde Vladimir Zworykin von RCA der erste vielfache-dynode Photovermehrer oder Photoelektronvermehrer gezeigt. Dieses Pioniergerät von 28-jährigem Leonid A. Kubetsky hat Gewinne 1000x oder mehr wenn demonstriert, im Juni 1934 erreicht. Die Arbeit wurde für die Druckveröffentlichung nur zwei Jahre später, im Juli 1936, wie betont, in einer neuen 2006-Veröffentlichung der russischen Akademie von Wissenschaften (RAS) vorgelegt. der es "die Tube von Kubetsky nennt." Das sowjetische Gerät hat ein magnetisches Feld verwendet, um die sekundären Elektronen zu beschränken, und hat sich auf die Ag-O-Cs Photokathode verlassen, die von General Electric in den 1920er Jahren demonstriert worden war.

Vor Oktober 1935, Vladimir Zworykin, George Ashmun Morton und Louis Malter von RCA in Camden, hat New Jersey ihr Manuskript vorgelegt, das die erste umfassende experimentelle und theoretische Analyse einer vielfachen dynode Tube beschreibt — das Gerät hat später einen Photovermehrer — zu Proc genannt. ZORN. Die RCA Prototyp-Photovermehrer haben auch einen Ag-O-Cs (Silberoxydcäsium) Photokathode verwendet. Sie haben eine Maximalquant-Leistungsfähigkeit von 0.4 % an 800 nm ausgestellt.

Elektrostatische (1937-Gegenwart-) Photovermehrer

Wohingegen diese frühen Photovermehrer den magnetischen Feldgrundsatz verwendet haben, wurden elektrostatische Photovermehrer (ohne magnetisches Feld) von Jan Rajchman von RCA Laboratorien in Princeton, New Jersey gegen Ende der 1930er Jahre demonstriert und sind der Standard für alle zukünftigen kommerziellen Photovermehrer geworden. Der erste serienmäßig hergestellte Photovermehrer, der Typ 931, war dieses Designs und wird noch heute gewerblich erzeugt.

Verbesserte Photokathoden

Auch 1936 wurde viel verbesserte Photokathode, CsSb (Cäsium-Antimon), von P. Görlich berichtet. Die Photokathode des Cäsium-Antimons hatte eine drastisch verbesserte Quant-Leistungsfähigkeit von 12 % an 400 nm, und wurde in den ersten gewerblich erfolgreichen Photovermehrern verwendet, die durch RCA (d. h., der 931-Typen-) sowohl als eine Photokathode als auch als ein sekundär ausstrahlendes Material für den dynodes verfertigt sind. Verschiedene Photokathoden haben das Unterscheiden von geisterhaften Antworten zur Verfügung gestellt.

Geisterhafte Antwort von Photokathoden

Am Anfang der 1940er Jahre hat der JEDEC (Gemeinsamer Elektrongerät-Technikrat), ein Industriekomitee auf der Standardisierung, ein System entwickelt, geisterhafte Antworten zu benennen. Die Philosophie hat die Idee eingeschlossen, dass der Benutzer des Produktes nur um die Antwort des Geräts besorgt sein muss, aber nicht wie das Gerät fabriziert werden kann. Verschiedene Kombinationen von Photokathode- und Fenstermaterialien wurden "S-Zahlen" (geisterhafte Zahlen) im Intervall von s-1 durch S-40 zugeteilt, die noch im Gebrauch heute sind. Zum Beispiel verwendet S-11 die Photokathode des Cäsium-Antimons mit einem Limone-Glasfenster, S-13 verwendet dieselbe Photokathode mit einem verschmolzenen Kieselerde-Fenster, und S-25 verwendet eine so genannte "mehralkalische" Photokathode (Na K Sb Cs oder Natriumskalium-Antimon-Cäsium), der verlängerte Antwort im roten Teil des sichtbaren leichten Spektrums zur Verfügung stellt. Wie man noch berichtet hat, haben keine passenden Photoemissive-Oberflächen Wellenlängen entdeckt, die länger sind als etwa 1700 Nanometer, denen durch eine spezielle (InP/InGaAs (Cs)) Photokathode genähert werden kann.

Rolle von RCA

Seit Jahrzehnten war RCA dafür verantwortlich, die wichtigste Arbeit im Entwickeln und der Raffinierung von Photovermehrern durchzuführen. RCA war auch für die Kommerzialisierung von photomultiplers größtenteils verantwortlich. Die Gesellschaft hat kompiliert und hat ein herrisches und sehr weit verwendetes Photovermehrer-Handbuch veröffentlicht. RCA hat gedruckte Kopien umsonst nach der Bitte bereitgestellt. Wie man betrachtet, ist das Handbuch, das fortsetzt, online ohne Kosten von den Nachfolgern von RCA bereitgestellt zu werden, eine wesentliche Verweisung.

Im Anschluss an einen korporativen Bruch gegen Ende der 1980er Jahre, den Erwerb von RCA durch General Electric und Verfügung der Abteilungen von RCA zahlreichen Dritten einschließend, ist das Photovermehrer-Geschäft von RCA eine unabhängige Gesellschaft geworden.

Lancaster, Möglichkeit von Pennsylvanien

Der Lancaster, Möglichkeit von Pennsylvanien wurde durch die amerikanische Marine 1942 geöffnet und durch RCA für die Fertigung von Radio- und Mikrowellentuben bedient. Im Anschluss an den Verbündeten Sieg im Zweiten Weltkrieg wurde die Marinemöglichkeit durch RCA erworben. RCA Lancaster, weil es bekannt geworden ist, war die Basis für die Entwicklung und Produktion von kommerziellen Fernsehprodukten. In nachfolgenden Jahren wurden andere Produkte, wie Kathode-Strahl-Tuben, Photovermehrer-Tuben, Bewegung fühlende leichte Kontrollschalter und Kurzschlussfernsehen-Systeme hinzugefügt.

Burle Industrien

Burle Industrien, als ein Nachfolger von RCA Corporation, haben das RCA Photovermehrer-Geschäft nach 1986, gestützt im Lancaster, Möglichkeit von Pennsylvanien vorangebracht. Der 1986-Erwerb von RCA durch General Electric ist auf die Entblößung von RCA Lancaster Neue Produktabteilung hinausgelaufen. Folglich, 45 Jahre durch die amerikanische Marine gegründet, hat sein Management-Team, das von Erich Burlefinger geführt ist, die Abteilung gekauft und 1987 hat Burle Industrien gegründet.

2005, nach achtzehn Jahren als ein unabhängiges Unternehmen, wurden Burle Industrien und eine Schlüsseltochtergesellschaft von Photonis, einer europäischen Holdingsgesellschaft Photonis Group erworben. Im Anschluss an den Erwerb wurde Photonis aus den Photonis Niederlanden, Photonis Frankreich, Photonis die USA und Burle Industrien zusammengesetzt. Die Photonis-USA bedienen die ehemalige Galileo Corporation Scientific Detector Products Group (Sturbridge, Massachusetts), der durch Burle Industrien 1999 gekauft worden war. Die Gruppe ist für den Mikrokanalteller-Entdecker (MCP) Elektronvermehrer — eine einheitliche Mikrovakuumtube-Version von Photovermehrern bekannt. MCPs werden für die Bildaufbereitung und wissenschaftlichen Anwendungen einschließlich Nachtvisionsgeräte verwendet.

Am 9. März 2009 hat Photonis bekannt gegeben, dass es die ganze Produktion von Photovermehrern sowohl am Lancaster, Pennsylvanien als auch an Brive, den Werken von Frankreich aufhören würde.

Andere Gesellschaften

Die mit Sitz in Japan Gesellschaft Hamamatsu Photonics (auch bekannt als Hamamatsu) ist seit den 1950er Jahren als ein Führer in der Photovermehrer-Industrie erschienen. Hamamatsu, in der Tradition von RCA, hat sein eigenes Handbuch veröffentlicht, das ohne Kosten auf der Website der Gesellschaft verfügbar ist. Hamamatsu verwendet verschiedene Benennungen für besondere Photokathode-Formulierungen und führt Modifizierungen in diese Benennungen ein, die auf der Eigentumsforschung und Entwicklung von Hamamatsu gestützt sind.

Struktur und Betriebsgrundsätze

Photovermehrer werden von einem Glasumschlag mit einem Hochvakuum innen gebaut, das eine Photokathode, mehrere dynodes und eine Anode aufnimmt. Ereignis-Fotonen schlagen das Photokathode-Material, das als eine dünne Ablagerung auf dem Zugang-Fenster des Geräts mit Elektronen da ist, die demzufolge von der fotoelektrischen Wirkung erzeugen werden. Diese Elektronen werden durch die sich konzentrierende Elektrode zum Elektronvermehrer geleitet, wo Elektronen mit dem Prozess der Sekundäremission multipliziert werden.

Der Elektronvermehrer besteht aus genanntem dynodes mehrerer Elektroden. Jeder dynode wird an einer positiveren Stromspannung gehalten als die vorherige. Die Elektronen verlassen die Photokathode, die Energie des eingehenden Fotons (minus die Arbeitsfunktion der Photokathode) habend. Als sich die Elektronen zum ersten dynode bewegen, werden sie durch das elektrische Feld beschleunigt und kommen mit der viel größeren Energie an. Nach dem Anschlagen des ersten dynode werden niedrigere Energieelektronen ausgestrahlt, und diese Elektronen werden der Reihe nach zum zweiten dynode beschleunigt. Die Geometrie der dynode Kette ist solch, dass eine Kaskade mit einer ständig steigenden Zahl von Elektronen vorkommt, die in jeder Bühne erzeugen werden. Schließlich erreichen die Elektronen die Anode, wo die Anhäufung der Anklage auf einen scharfen Stromimpuls hinausläuft, der die Ankunft eines Fotons an der Photokathode anzeigt.

Es gibt zwei allgemeine Photovermehrer-Orientierungen, das frontale oder Ende - auf (der Übertragungsart) Design, wie gezeigt, oben, wo Licht in die Wohnung, kreisförmige Spitze der Tube eingeht und die Photokathode und die Seite - auf dem Design passiert (Nachdenken-Weise), wo Licht an einem besonderen Punkt auf der Seite der Tube hereingeht, und auf eine undurchsichtige Photokathode einwirkt. Außer den verschiedenen Photokathode-Materialien wird Leistung auch durch die Übertragung des Fenstermaterials betroffen, das das Licht, und durch die Einordnung des dynodes durchführt. Eine Vielzahl von Photovermehrer-Modellen ist verfügbare habende verschiedene Kombinationen von diesen, und anderem, Designvariablen. Jedes der erwähnten Handbücher wird die Auskunft geben musste ein passendes Design für eine besondere Anwendung wählen.

Photokathode-Materialien

Die Photokathoden können aus einer Vielfalt von Materialien mit verschiedenen Eigenschaften gemacht werden. Normalerweise haben die Materialien niedrige Arbeitsfunktion und sind deshalb für die thermionische Emission anfällig, dunklen und Geräuschstrom, besonders die in infrarot empfindlichen Materialien verursachend; das Abkühlen der Photokathode senkt dieses Thermalgeräusch. Die allgemeinsten Photokathode-Materialien sind:

• Ag-O-Cs: auch genannt S1. Transission-Weise, die von 300-1200 nm empfindlich ist. Hoch dunkler Strom; verwendet hauptsächlich in nah-infrarot, mit der abgekühlten Photokathode.
• GaAs:Cs: Cäsium-aktiviertes Gallium arsenide. Flache Antwort von 300 bis 850 nm, zum ultravioletten und zu 930 nm verwelkend.
• InGaAs:Cs: Cäsium-aktiviertes Indium-Gallium arsenide. Höher Infrarotempfindlichkeit als GaAs:Cs. Zwischen 900-1000 nm viel höheres Verhältnis des Signals zum Geräusch als Ag-O-Cs.
• Sb-Cs: Cäsium-aktiviertes Antimon. Verwendet für reflektierende Weise-Photokathoden. Ansprechreihe vom ultravioletten bis sichtbaren. Weit verwendet.
• Bialkali (Sb-K-Cs, Sb-Rb-Cs): Cäsium-aktiviertes Antimon-Rubidium oder Legierung des Antimon-Kaliums. Ähnlich Sb:Cs, mit der höheren Empfindlichkeit und dem niedrigeren Geräusch. Kann für die Übertragungsart verwendet werden; die günstige Antwort auf NaI:Tl scintillator Blitze macht sie weit verwendet in der Gammaspektroskopie und Strahlenentdeckung.
• Hohe Temperatur bialkali (Na-K-Sb): Kann bis zu 175 °C bedienen, die in gut der Protokollierung verwendet sind. Niedrig dunkler Strom bei der Raumtemperatur.
• Mehralkali (Na K Sb Cs): breite geisterhafte Antwort vom ultravioletten bis nah-infrarot; spezielle Kathode-Verarbeitung kann Reihe zu 930 nm erweitern. Verwendet im Breitband spectrophotometers.
• Sonnenrollladen (Cs-Te, Cs-I): empfindlich zum Vakuum-UV und ultraviolett. Unempfindlich gegen den sichtbaren leicht und infrarot (hat CsTe Abkürzung an 320 nm, CsI an 200 nm).

Fenstermaterialien

Die Fenster der Photovermehrer handeln als Wellenlänge-Filter; das kann irrelevant sein, wenn die Abkürzungswellenlängen außerhalb der Anwendungsreihe oder außerhalb der Photokathode-Empfindlichkeitsreihe sind, aber spezielle Sorge muss für ungewöhnliche Wellenlängen genommen werden.

• Borosilikatglas ist für nah-infrarot an ungefähr 300 nm allgemein gewöhnt. Das Glas mit dem sehr niedrigen Inhalt des Kaliums kann mit bialkali Photokathoden verwendet werden, um die Hintergrundradiation vom Kalium 40 Isotop zu senken.
• Ultraviolettes Glas übersendet sichtbar und ultraviolett unten zu 185 nm. Verwendet in der Spektroskopie.
• Synthetische Kieselerde übersendet unten 160 nm, absorbiert weniger UV als verschmolzene Kieselerde. Verschiedene Thermalvergrößerung als kovar (und als Borosilikatglas wird es zu kovar Vergrößerungsverglichen), ein abgestuftes Siegel, das zwischen dem Fenster und dem Rest der Tube erforderlich ist. Das Siegel ist für mechanische Stöße verwundbar.
• Magnesium-Fluorid übersendet ultraviolett unten 115 nm. Hygroskopisch, obwohl weniger als andere alkalische für Fenster UV verwendbare Halogenide.

Gebrauch-Rücksichten

Photovermehrer-Tuben verwerten normalerweise 1000 bis 2000 Volt, um Elektronen innerhalb der Kette von dynodes zu beschleunigen. Die negativste Stromspannung wird mit der Kathode verbunden, und die positivste Stromspannung wird mit der Anode verbunden. Negativer Hochspannungsbedarf (mit dem positiven Terminal niedergelegt) wird bevorzugt, weil diese Konfiguration dem Photostrom ermöglicht, an der niedrigen Stromspannungsseite des Stromkreises für die Erweiterung durch nachfolgende elektronische Stromkreise gemessen zu werden, die an der niedrigen Stromspannung funktionieren. Stromspannungen werden zum dynodes durch einen widerspenstigen Spannungsteiler verteilt, obwohl Schwankungen wie aktive Designs (mit Transistoren oder Dioden) möglich sind. Das Teiler-Design, das Frequenzansprech- oder Anstieg-Zeit beeinflusst, kann ausgewählt werden, um unterschiedlichen Anwendungen anzupassen. Einige Instrumente, die Photovermehrer verwenden, haben Bestimmungen, um die Anode-Stromspannung zu ändern, um den Gewinn des Systems zu kontrollieren.

Während angetrieben (gekräftigt) müssen Photovermehrer vor dem umgebenden Licht beschirmt werden, um ihre Zerstörung durch die Übererregung zu verhindern. Wenn verwendet, in einer Position mit starken magnetischen Feldern, die Elektronpfade biegen können, steuern die Elektronen weg vom dynodes und verursachen Verlust des Gewinns, Photovermehrer werden gewöhnlich durch eine Schicht von Mu-Metall beschirmt. Dieses magnetische Schild wird häufig am Kathode-Potenzial aufrechterhalten. Wenn das der Fall ist, muss das Außenschild auch wegen der Hochspannung darauf elektrisch isoliert werden. Photovermehrer mit großen Entfernungen zwischen der Photokathode und dem ersten dynode sind zu magnetischen Feldern besonders empfindlich.

Typische Anwendungen

• Photovermehrer waren die ersten Fotozelle-Geräte, gepflegt, Unterbrechungen in Lichtstrahlen zu messen.
• Photovermehrer werden in Verbindung mit scintillators verwendet, um Ionisierende Strahlung mittels der Hand gehalten und befestigte Strahlenschutzinstrumente und Partikel-Radiation in Physik-Experimenten zu entdecken.
• Photovermehrer werden in Forschungslabors verwendet, um die Intensität und das Spektrum von Licht ausstrahlenden Materialien wie zusammengesetzte Halbleiter und Quant-Punkte zu messen.
• Photovermehrer werden als der Entdecker in vielen spectrophotometers verwendet. Das erlaubt ein Instrument-Design, das der Thermalgeräuschgrenze auf der Empfindlichkeit entkommt, und das deshalb die dynamische Reihe des Instrumentes wesentlich vergrößern kann.
• Photovermehrer werden in zahlreichen medizinischen Ausrüstungsdesigns verwendet. Zum Beispiel:
• von klinischen medizinischen Laboratorien verwendete Blutanalyse-Geräte verwerten Photovermehrer, um die Verhältniskonzentration von verschiedenen Bestandteilen in Blutproben, in der Kombination mit optischen Filtern und Glühlampen zu bestimmen.
• eine Reihe von Photovermehrern wird in einer Gammakamera verwendet
• Photovermehrer werden normalerweise als die Entdecker in Scannern des Fliegenden Punkts verwendet.

Hohe Empfindlichkeitsanwendungen

Nach fünfzig Jahren, während deren elektronische Halbleiterbestandteile die Vakuumtube größtenteils versetzt haben, bleibt der Photovermehrer ein einzigartiger und wichtiger optoelektronischer Bestandteil. Vielleicht ist seine nützlichste Qualität, dass es elektronisch als eine fast vollkommene aktuelle Quelle infolge der Hochspannung handelt, die im Extrahieren der winzigen mit schwachen leichten Signalen vereinigten Ströme verwertet ist. Es gibt kein mit Photovermehrer-Signalströmen vereinigtes Geräusch von Johnson, wenn auch sie, z.B, vor hunderttausendmal (d. h., 100 DB) oder mehr außerordentlich verstärkt werden. Der Photostrom enthält noch Schuss-Geräusch.

Photovermehrer-verstärkte Photoströme können durch einen hohen Eingangsscheinwiderstand elektronischer Verstärker (im Signalpfad elektronisch verstärkt werden, der auf den Photovermehrer nachfolgend ist), so merkliche Stromspannungen sogar für fast unendlich klein kleine Foton-Flüsse erzeugend. Photovermehrer bieten die bestmögliche Gelegenheit an, das Geräusch von Johnson für viele Konfigurationen zu überschreiten. Das oben erwähnte bezieht sich auf das Maß von leichten Flüssen, die sich während klein, dennoch auf einen dauernden Strom von vielfachen Fotonen belaufen.

Für kleinere Foton-Flüsse kann der Photovermehrer im Foton-Zählen oder der Weise von Geiger bedient werden (sieh auch: Lawine-Diode des einzelnen Fotons). In der Weise von Geiger wird der Photovermehrer-Gewinn so hoch gesetzt (Hochspannung verwendend), dass ein einzelnes Photoelektron, das sich aus einem einzelnen Foton-Ereignis auf der primären Oberfläche ergibt, einen sehr großen Strom am Produktionsstromkreis erzeugt. Jedoch, infolge der Lawine des Stroms, ist ein Rücksetzen des Photovermehrers erforderlich. In jedem Fall kann der Photovermehrer individuelle Fotonen entdecken. Der Nachteil besteht jedoch darin, dass nicht jedes Foton-Ereignis auf der primären Oberfläche entweder wegen der less-perfect Leistungsfähigkeit des Photovermehrers aufgezählt wird, oder weil ein zweites Foton den Photovermehrer während der "toten Zeit erreichen, die" mit einem ersten Foton vereinigt ist, und nie bemerkt werden kann.

Ein Photovermehrer wird einen kleinen Strom sogar ohne Ereignis-Fotonen erzeugen; das wird den dunklen Strom genannt. Foton-Zählen-Anwendungen fordern allgemein, dass Photovermehrer vorgehabt haben, dunklen Strom zu minimieren.

Dennoch offenbart die Fähigkeit, einzelne Fotonen zu entdecken, die die primäre lichtempfindliche Oberfläche selbst schlagen, den quantization Grundsatz, den dieser Einstein hervor gestellt hat. Foton-Zählen (wie es genannt wird) offenbart, dass Licht, nicht nur eine Welle seiend, aus getrennten Partikeln (d. h., Fotonen) besteht.

Siehe auch

• Geigerzähler
• Zelle von Lucas
• Mikrokanalteller
• Phototube
• Funkeln-Schalter

Bibliografie

• Engstrom, Ralph W., Photovermehrer-Handbuch, RCA/Burle (1980).
• Photovermehrer-Tuben: Grundlagen und Anwendungen (die zweite Ausgabe), Hamamatsu Photonics, Hamamatsu City, Japan, (1999).
• Flyckt, S.O. und Marmonier, C., Photovermehrer-Tuben: Grundsätze und Anwendungen, Philips Photonics, Brive, Frankreich (2002).

Links

• Molekulare Ausdrücke - javanische Simulation und Tutorenkurs auf Photovermehrer-Tuben
• Photovermehrer-Handbuch (4 Mb PDF) von Burle Industrien im Wesentlichen hat das Engstrom-RCA Handbuch nachgedruckt
• Photovermehrer technische Papiere von UND-UNTERNEHMEN
• Photovermehrer-Tube-Grundlagen und Anwendungen von Hamamatsu Photonics
• Elektronvermehrer - Simulation einer Elektronvermehrer-Tube
• Lichtimpuls-Generator http://www.berkeleynucleonics.com/products/model-6010.html Blauer Lichtimpuls-Generator, für eine Produktion eines scintillator in einen PMT vorzutäuschen.