Электронный умножитель
Электронный умножитель представляет собой структуру вакуумной трубки, которая умножает падающие заряды. [1] В процессе, называемом вторичной эмиссией , один электрон при бомбардировке вторично-эмиссионного материала может вызвать эмиссию примерно от 1 до 3 электронов . Если между этой металлической пластиной и еще одной приложить электрический потенциал , испускаемые электроны ускорятся к следующей металлической пластине и вызовут вторичную эмиссию еще большего количества электронов. Это можно повторить несколько раз, в результате чего образуется большой поток электронов, собранных металлическим анодом, и все они были вызваны только одним.
История
[ редактировать ]В 1930 году русский физик Леонид Александрович Кубецкий предложил устройство, в котором использовались фотокатоды в сочетании с динодами или эмиттерами вторичных электронов в одной трубке для удаления вторичных электронов за счет увеличения электрического потенциала через устройство. Электронный умножитель может использовать любое количество динодов, которые используют коэффициент σ и создают коэффициент усиления σ. н где n — количество излучателей. [2]
Дискретный динод
[ редактировать ]Вторичная электронная эмиссия начинается, когда один электрон попадает на динод внутри вакуумной камеры и выбрасывает электроны, которые каскадом попадают на другие диноды, и процесс повторяется снова. Диноды устроены так, что каждый раз, когда электрон сталкивается со следующим, его энергия увеличивается примерно на 100 электрон-вольт больше, чем на последнем диноде. Некоторые преимущества использования этого метода включают время отклика в пикосекундах, высокую чувствительность и коэффициент усиления электронов около 10. 8 электроны. [3]
Непрерывный динод
[ редактировать ]В системе непрерывного динода используется рожковая воронка из стекла, покрытая тонкой пленкой полупроводниковых материалов. Электроды имеют увеличивающееся сопротивление, позволяющее осуществлять вторичную эмиссию. Непрерывные диноды используют отрицательное высокое напряжение на более широком конце и идут к положительному, близкому к земле, на узком конце. Первое устройство такого типа называлось Канальный Электронный Умножитель (КЭМ). КЭМ требовалось 2-4 киловольта, чтобы добиться усиления в 10 6 электроны.
Микроканальная пластина
[ редактировать ]Другая геометрия электронного умножителя с непрерывным динодом называется микроканальной пластиной (MCP). [4] [5] Его можно рассматривать как двумерную параллельную решетку очень маленьких электронных умножителей с непрерывным динодом, собранных вместе и питаемых параллельно. Каждый микроканал обычно имеет параллельные стенки, а не конус или воронку. MCP изготовлены из свинцового стекла и имеют сопротивление 10 9 Ом между каждым электродом. Каждый канал имеет диаметр 10-100 мкм. Коэффициент усиления электронов для одной микроканальной пластины может составлять около 10 4 -10 7 электроны. [5]
Приложения
[ редактировать ]Инструменты
[ редактировать ]В масс-спектрометрии электронные умножители часто используются в качестве детектора ионов, которые были разделены каким-либо масс-анализатором. Они могут быть типа непрерывного динода и могут иметь изогнутую форму воронки в виде рога или могут иметь дискретные диноды, как в фотоумножителе . Электронные умножители с непрерывным динодом также используются в миссиях НАСА и соединены с газовым хроматографическим масс-спектрометром ( ГХ-МС ), который позволяет ученым определять количество и типы газов, присутствующих на Титане, крупнейшем спутнике Сатурна. [6]
Ночное видение
[ редактировать ]Микроканальные пластины также используются в очках ночного видения. Когда электроны попадают в миллионы каналов, они высвобождают тысячи вторичных электронов. Эти электроны затем попадают на люминофорный экран, где они усиливаются и преобразуются обратно в свет. Полученное изображение соответствует оригиналу и позволяет лучше видеть в темноте, при этом для подачи напряжения на MCP используется только небольшой аккумуляторный блок. [7]
См. также
[ редактировать ]- Кубок Фарадея
- Детектор Дейли
- Фототрубка
- Фотоумножитель
- Сцинтилляционный счетчик
- клетка Лукаса
- Золтан Лайос Бэй (девелопер)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Аллен, Джеймс С. (1947), «Улучшенный счетчик частиц с электронным умножителем», Обзор научных инструментов , 18 (10): 739–749, Бибкод : 1947RScI…18..739A , doi : 10.1063/1.1740838 .
- ^ Лубсандоржиев Б.К. (ред.). Из истории изобретения фотоумножителя (PDF) . ЦЕРН. Институт ядерных исследований РАН: ЦЕРН.
- ^ Тао С., Чан Х. и ван дер Грааф Х. (2016). Материалы вторичной электронной эмиссии для передающих динодов в новых фотоумножителях: обзор. Материалы, 9(12), 1017. https://doi.org/10.3390/ma9121017.
- ^ Берроуз, Э. Г. (1969), «Эффективность сбора множественных электронных матриц с непрерывным динодом», Обзор научных инструментов , 40 (1): 35–37, Бибкод : 1969RScI...40...35B , doi : 10.1063/1.1683743
- ^ Jump up to: а б Виза, Джозеф Л. (1979), «Детекторы с микроканальными пластинами», Nuclear Instruments and Methods , 162 (1–3): 587–601, Bibcode : 1979NucIM.162..587L , CiteSeerX 10.1.1.119.933 , doi : 10.1016 /0029-554X(79)90734-1 .
- ^ Махаффи, Пол. «Масс-спектрометр: Детектор» . НАСА .
- ^ Монторо, Гарри. «Усиление изображения: технология ночного видения» . Фотоника .
Внешние ссылки
[ редактировать ]| Источник ионов | |
|---|---|
| Масс-анализатор | |
| Детектор | |
| Комбинация МС | |
| Фрагментация | |
