fotomultiplikator

Fotomultiplikatoren består av et elektronrør som inneholder en katode med et lysømfintlig belegg (vanligvis et alkalimetall), og en serie på 8–14 sekundærelektroder, og en anode som samler opp elektronstrømmen.

Lys som faller inn mot katoden, river løs elektroner, de primære fotoelektronene. Disse trekkes mot den første sekundærelektroden, treffer den med stor fart og slår løs nye elektroner som beveger seg videre mot den neste elektroden, og så videre. Hvert elektron som treffer en elektrode, kan slå løs 2–10 nye elektroner. Antallet avhenger blant annet av spenningen mellom elektrodene, som kan være om lag 100 volt, og av materialet i overflaten, som vanligvis er en alkalimetallforbindelse, for eksempel cesiumantimonid, Cs₃Sb.

Hvis de enkelte elektronene i gjennomsnitt slår løs fire sekundærelektroner, så vil en fotomultiplikator med 10 sekundærelektroder gi en strømforsterkning på 4¹⁰, det vil si mer enn en million ganger. Fotomultiplikatoren er derfor ytterst følsom og brukes til måling av meget små lysmengder, for eksempel lys fra stjerner, i spektrografer eller lysglimt som oppstår ved radioaktive prosesser (se scintillasjon og fotoelektrisk effekt).

Fotomultiplikatoren er basert på to fysiske effekter: fotoelektrisk effekt og sekundær utstråling.

Fotoelektrisk effekt er at lys kan forårsake elektrisk strøm. Dette ble først demonstrert av Heinrich Hertz i 1887. Effekten ble forklart av Albert Einstein i 1905 ved å anta at lys som treffer et metall og forårsaker en elektrisk strøm, oppfører seg som partikler.

Sekundær utstråling er at elektroner i et elektronrør kan forårsake utsendelse av fler elektroner ved å treffe en elektrode. Det ble først rapportert om effekten av den franske fysikeren Paul Villard i 1899. Anvendelsen av sekundær utstråling for å forsterke et signal ble utviklet etter første verdenskrig og ble tatt patent på av Joseph Slepian ved Westinghouse i 1919.

I løpet av 1920-årene ble det arbeidet med å utnytte disse effektene til å konstruere en fotomultiplikator. Et av målene var å utnytte denne til å konstruere TV-apparater. Men det var komplisert. Den første demonstrasjonen av en fungerende fotomultiplikator kom først i 1934. I de første fotomultiplikatorene ble det benyttet magnetfelter. Elektrostatiske fotomultiplikatorer ble utviklet i slutten av 1930-årene og ble standard for alle senere typer av fotomultiplikatorer.

• fotoelektrisk effekt
• bilderør
• elektronrør
• fotoelektrisitet