광전자 증배관

Photomultiplier tube
광전자 증배기

광전자 증배관(광전자 증배관 또는 줄여서 PMT), 진공관 등급의 구성원, 더 구체적으로는 전자파 스펙트럼의 자외선, 가시 및 근적외선 범위에서 극도로 민감한 빛의 검출기다.이러한 검출기는 입사 빛에 의해 생성된 전류를 여러 다이노드 단계에서 최대 1억 배 또는 108(즉, 160dB)[1]으로 곱하여 입사 광속이 낮을 때 (예를 들어) 개별 광자를 검출할 수 있게 한다.

광전자 증배관 내부의 다이노드

고이득, 저소음, 고주파 응답 또는 동등한 초고속 응답 및 넓은 수집 영역의 조합은 광전자 증배관을 저광도 분광학, 공초점 현미경, 라만 분광학, 형광 분광학, 핵 및 입자 물리학, 천문학, 의료 진단학에서 필수적인 위치를 유지해 왔다.혈액 검사, 의료 영상 검사, 영화 필름 스캔(텔레시네), 레이더 방해 및 드럼 스캐너로 알려진 고급 이미지 스캐너.광전자 증배 기술 요소는 다르게 통합될 경우 야간 시력 장치의 기초가 된다.광산란을 분석하는 연구(용액 중합체 연구 등)에서는 레이저와 PMT를 이용해 산란광 데이터를 수집하는 경우가 많다.

반도체 장치, 특히 실리콘 광전자 증배관과 눈사태 광다이오드는 기존 광전자 증배관의 대안이다. 그러나 광전자 증배관은 불완전하게 시준된 빛의 저소음, 고감도 검출이 필요한 애플리케이션에 독특하게 적합하다.

구조 및 작동 원리

그림 1: 섬광기에 결합된 광전자 증배관의 개략도.이 배치는 감마선 검출을 위한 것이다.
그림 2: 음의 고전압을 사용하는 전형적인 광전자 증배기 전압 분배 회로.

광전자 증배기는 일반적으로 광음극, 여러 다이노드 및 양극을 포함하는 진공 유리 하우징(다른 진공관처럼 매우 단단하고 내구성이 뛰어난 유리 대 금속 씰 사용)으로 구성된다.입사 광자는 광음극 재료에 부딪힙니다. 광음극 재료는 일반적으로 장치의 입구 창 안쪽에 있는 얇은 증착 전도층입니다.전자는 광전 효과의 결과로 표면에서 방출된다.이러한 전자는 초점 전극에 의해 전자 증배기로 유도되며, 여기서 전자는 2차 방출 과정에 의해 증배됩니다.

전자 증배기는 다이노드라고 불리는 다수의 전극으로 구성됩니다.각 다이노드는 앞의 다이노드보다 100V 이상의 양의 전위로 유지됩니다.1차 전자는 들어오는 광자의 에너지, 즉 "파란" 광자의 경우 약 3eV에서 광음극의 작업 기능을 뺀 에너지를 가지고 광음극을 떠난다.초기 광자 그룹의 도래에 의해 소량의 1차 전자 그룹이 생성된다.(그림 1에서 초기 그룹의 1차 전자 수는 입사한 고에너지 감마선의 에너지에 비례한다.)1차 전자는 전기장에 의해 가속되기 때문에 1차 다이노드를 향해 이동합니다.이들은 각각 전위차에 의해 부여되는 100eV 이상의 운동에너지를 가지고 도착한다.첫 번째 다이노드를 치면, 더 많은 낮은 에너지 전자가 방출되고, 이 전자들은 차례로 두 번째 다이노드를 향해 가속됩니다.다이노드 사슬의 기하학적 구조는 각 단계에서 기하급수적으로 증가하는 전자의 수와 함께 캐스케이드가 발생하도록 되어 있다.예를 들어 각 단계에서 들어오는 전자마다 평균 5개의 새로운 전자가 생성되고 12개의 다이노드 단계가 있다면 마지막 단계에서는 각 1차 전자마다 약 512⁄10개의8 전자가 생성될 것으로 예상한다.이 마지막 단계를 양극이라고 합니다.이렇게 많은 수의 전자가 양극에 도달하면 예를 들어 오실로스코프에서 쉽게 검출할 수 있는 날카로운 전류 펄스가 생성되어 광음극이 50나노초 이상 일찍 도달했음을 알 수 있습니다.

그림 2와 같이 일련의 다이노드를 따라 필요한 전압 분포는 분압 체인에 의해 생성됩니다.이 예에서 광음극은 1000V 차수의 음의 고전압으로 유지되며 양극은 접지 전위에 매우 근접한다.최종 몇 개의 다이노드에 걸친 콘덴서는 전자 눈사태가 튜브를 통해 전파되는 동안 다이노드의 전압을 유지하는 데 도움이 되는 국소 전하 저장소로 작용한다.실제로 사용되는 디자인은 여러 가지가 있습니다.표시된 디자인은 단순한 예시일 뿐입니다.

불필요한 광원에 대한 보호 스크린으로서의 내부 메탈라이제

광전자 증배자 방향에는 위에서와 같이 빛이 튜브의 평평한 원형 상단에 들어가 광음극을 통과하는 정면 또는 엔드온(전송 모드) 설계와 튜브 측면의 특정 지점에 빛이 들어가 불투명한 광음극에 영향을 미치는 측면 설계(반사 모드)의 두 가지가 있다.예를 들어, 타입 931에서는 최초의 대량생산 PMT가 사용됩니다.다른 광음극 재료 외에, 성능은 빛이 통과하는 창문 재료의 투과와 다이노드의 배열에 의해서도 영향을 받습니다.많은 광전자 증배기 모델은 이러한 설계 변수와 기타 설계 변수의 다양한 조합을 가지고 있다.제조원 매뉴얼에는 특정 용도에 적합한 설계를 선택하는 데 필요한 정보가 기재되어 있습니다.

역사

광전자 증배관의 발명은 광전 효과의 별도 발견과 2차 방출의 두 가지 이전 성과를 전제로 한다.

광전 효과

광전 효과의 첫 시연은 1887년 하인리히 헤르츠에 의해 자외선을 [2]이용하여 수행되었다.실제 적용에 중요한 역할을 하는 Elster와 Geitel은 2년 후 가시광선을 이용하여 알칼리 금속(칼륨 및 나트륨)[3]을 타격하여 동일한 효과를 입증했습니다.또 다른 알칼리 금속인 세슘을 첨가함으로써 가시 스펙트럼의 빨간색 부분에서 더 긴 파장을 향해 민감한 파장의 범위를 확장할 수 있게 되었습니다.

역사적으로, 광전 효과는 아인슈타인이 1921년 노벨상을 받은 업적으로 1905년 [4]양자역학의 기본 원리를 확립하기 위해 현상에 의존한 알버트 아인슈타인과 관련이 있다.18년 전에 작업한 하인리히 헤르츠는 방출된 전자의 운동 에너지가 주파수에 비례하지만 광학 강도와는 무관하다는 것을 인식하지 못했다는 점에 주목할 필요가 있다.이 사실은 빛의 이산적 특성, 즉 퀀텀의 존재를 처음으로 암시했다.

이차 배출

2차 방출 현상(진공관 내 전자가 전극에 부딪혀 추가 전자를 방출하는 능력)은 처음에는 순수하게 전자 현상과 소자(광감도가 결여된 것)에 국한되었다.1899년 빌라드에 [5]의해 그 효과가 처음 보고되었다.1902년 오스틴과 스타크는 전자빔에 의해 충격을 받은 금속 표면이 [6]입사한 것보다 더 많은 수의 전자를 방출했다고 보고했습니다.새롭게 발견된 2차 방출을 신호 증폭에 적용하는 것은 1차 세계대전 이후 웨스팅하우스 과학자 조셉 슬레피안에 의해 1919년 [7]특허로 제안되었다.

실용적인 전자 텔레비전 카메라를 향한 경쟁

광전자 증배관을 발명하기 위한 재료들은 진공관 기술의 속도가 빨라지면서 1920년대에 함께 모였다.대부분의 근로자들은 실용적인 텔레비전 카메라 기술의 필요성에 주목했다.텔레비전은 1934년 최초의 실용적인 카메라(아이코스코프)가 도입되기 전까지 수십 년 동안 원시적인 프로토타입으로 추구되어 왔다.초기 시제품 텔레비전 카메라는 감도가 부족했다.광전자 증배 기술은 아이콘스코프와 (나중에) 오르티콘과 같은 텔레비전 카메라 튜브가 실용적이기에 충분히 민감할 수 있도록 하기 위해 추구되었다.따라서 광전자 증배관을 만들기 위해 이미 연구되고 충분히 이해된 광전자 방출의 이중 현상(즉, 광전 효과)과 2차 방출을 결합하도록 단계가 설정되었다.

1단 광전자 증배관(1934년 초)

최초의 문서화된 광전자 증배관 시연은 1934년 초 해리슨에 기반을 둔 RCA 그룹의 업적으로 거슬러 올라간다. 할리 아이암스와 버나드 솔즈버그는 단일 진공 엔벨로프에 광전 효과 음극과 단일 2차 방출 증폭 단계를 통합한 첫 번째이자 그것의 성능을 특징짓는 첫 번째였다.전자 증폭 이득이 있는 광전자 증배관.이러한 성과는 1934년 6월 이전에 최종 결정되었으며, 이는 전파 기술자 협회(Proc. IRE)[8]에 제출된 원고에 자세히 설명되어 있습니다.이 장치는 반원통형 광음극, 축에 장착된 2차 이미터 및 2차 이미터를 둘러싼 컬렉터 그리드로 구성되었습니다.튜브의 이득은 약 8이었고 10kHz를 훨씬 넘는 주파수로 작동했습니다.

자기 광전자 증배기(1934년 ~ 1937년 중반)

초기 단일 단계 광전자 증배기에서 얻을 수 있는 것보다 더 높은 이득을 추구했다.그러나 2차 전자의 수율이 가속 전압에 관계없이 주어진 2차 방출 과정에서 제한된다는 것은 경험적인 사실이다.따라서, 모든 단일 단계 광전자 증배관은 이득이 제한된다.그 당시 달성 가능한 최대 1단계 이득은 약 10이었다(1960년대 매우 중요한 개발로 음의 전자 친화성 다이노드를 사용하여 25 이상의 이득에 도달할 수 있었다).이러한 이유로, 광전자 수율을 여러 단계에서 연속적으로 증배할 수 있는 다단계 광전자 증배기가 중요한 목표였다.문제는 광전자가 최고 전압 전극으로 직접 이동하는 것이 아니라 연속적으로 높은 전압 전극을 침범하도록 하는 것이었습니다.처음에는 강한 자기장을 사용하여 전자의 궤적을 구부림으로써 이 문제를 극복했습니다.이러한 계획은 1919년까지 발명가 J. 슬레피안에 의해 일찍이 구상되었다(위 참조).이에 따라 주요 국제 연구 기관들은 다단계에서 더 높은 이득을 얻기 위해 광전자 증배기를 개선하는 데 관심을 돌렸다.

소련에서는 조셉 스탈린에 의해 RCA가 제조한 라디오 장비가 대규모로 도입되어 방송망을 구축하였고, 새로 설립된 텔레비전 연합 과학 연구소는 그 시대와 장소에 맞게 발전된 진공관 연구 프로그램을 준비하고 있었다.냉전이 일어나기 전인 1930년대에 RCA 과학자들이 소련을 많이 방문해 소련 고객들에게 RCA 장비의 성능을 알리고 고객의 [9]요구를 조사했습니다.1934년 9월 RCA의 Vladimir Zworykin이 최초의 다색 다이노드 광전자 증배기, 즉 광전자 증배기를 선보였다.이 선구적인 장치는 레오니드 A에 의해 제안되었다.1930년[10] 쿠베츠키는 이후 1934년에 지었다.이 장치는 1934년 6월에 시연되었을 때 1000배 이상의 이득을 얻었습니다.이 연구는 불과 2년 후인 1936년[11] 7월 러시아 과학 아카데미(RAS)[12]의 최근 2006년 출판물에서 강조된 바와 같이 인쇄 출판을 위해 제출되었고, 이 출판물은 "쿠베츠키의 튜브"라고 칭했다.소련 장치는 2차 전자를 제한하기 위해 자기장을 사용했고 1920년대에 제너럴 일렉트릭에 의해 증명된 Ag-O-Cs 광음극에 의존했다.

1935년 10월 미국 뉴저지주 캠든에 있는 RCA의 블라디미르 즈워리킨, 조지 애쉬문 모튼, 루이스 말터는 후에 광전자[13] 증배관이라고 불리는 다중 다이노드 튜브의 최초의 포괄적인 실험 및 이론적 분석을 설명하는 원고를 Proc. IRE에 제출했다.RCA 프로토타입 광전자 증배관은 Ag-O-Cs(은산화물-케슘) 광음극도 사용했다.이들은 800 nm에서 0.4%의 최고 양자 효율을 보였다.

정전 광전자 증배기(1937년–현재)

이러한 초기 광전자 증배기가 자기장 원리를 사용한 반면, 정전 광전자 증배기(자기장 없음)는 1930년대 후반 뉴저지주 프린스턴에 있는 RCA 연구소의 얀 라즈만이 입증하여 미래의 모든 상용 광전자 증배기에 대한 표준이 되었다.최초의 양산형 광전자 증배관인 타입 931은 이 설계로 [14]오늘날에도 상업적으로 생산되고 있다.

개선된 광음극

1936년에는 훨씬 개선된 광음극인 CsSb3(케슘-안티모니)가 P. 괴리히에 [15]의해 보고되었다.세슘 안티모니 광음극은 400 nm에서 12%의 양자 효율을 획기적으로 개선했으며, RCA(즉, 931-type)가 제조한 최초의 상업적으로 성공한 광전자 증배기에 광음극과 다이노드의 2차 방출 재료로 사용되었다.서로 다른 광전극은 서로 다른 스펙트럼 반응을 제공했다.

광음극의 스펙트럼 응답

1940년대 초, 표준화에 관한 산업 위원회인 JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council)는 스펙트럼 [16]응답을 지정하는 시스템을 개발했다.이 철학에는 제품 사용자가 기기가 어떻게 제작될 수 있는가가 아니라 기기의 반응에만 관심을 가져야 한다는 생각이 포함되어 있었다.광음극과 창문 재료의 다양한 조합에 S-1부터 S-40까지의 범위의 "S-number"(스펙트럼 번호)가 할당되어 오늘날에도 여전히 사용되고 있다.예를 들어 S-11은 석회유리창이 있는 세슘-안티모니 광음극, S-13은 용융실리카창이 있는 동일한 광음극, S-25는 적색가시반응을 제공하는 이른바 '멀티알칼리' 광음극(Na-K-Sb-Cs, 또는 나트륨칼륨-이모니아)을 사용한다.특수([17]InP/InGaAs(Cs) 광음극으로 접근할 수 있는 약 1700나노미터 이상의 파장을 검출하는 적절한 광방출 표면은 아직 보고되지 않았습니다.

RCA 코퍼레이션

수십 년 동안 RCA는 광전자 증배기를 개발하고 정제하는 데 가장 중요한 작업을 수행했습니다.RCA는 또한 광전자 증배관의 상용화에 큰 책임이 있었다.이 회사는 권위 있고 널리 사용되는 광전자 증배자 [18]핸드북을 편집하여 출판하였다.RCA는 요청에 따라 인쇄본을 무료로 제공했습니다.이 핸드북은 RCA의 후계자에 의해 무료로 온라인으로 계속 제공되고 있으며, 중요한 참고 자료로 간주되고 있습니다.

1980년대 후반 제너럴 일렉트릭(GE)에 의한 RCA의 인수와 RCA의 사업부의 수많은 제3자에의 이양으로, RCA의 광전자 증배 사업은 독립 기업이 되었습니다.

펜실베이니아 주 랭커스터 시설

펜실베니아 랭커스터 시설은 1942년 미 해군에 의해 문을 열었고 라디오와 전자레인지 튜브를 제조하기 위해 RCA에 의해 운영되었다.제2차 세계대전 후 해군 시설은 RCA에 인수되었다. RCA 랭커스터는 상업용 텔레비전 제품의 개발과 생산의 기지였다.이후 몇 년 동안 "음극선" 튜브, 광전자 증배관, 동작 감지 조명 제어 스위치 및 폐쇄 회로 텔레비전 시스템과 같은 다른 제품들이 추가되었다.

벌 인더스트리즈

RCA Corporation의 후계자로서 Burle Industries는 펜실베니아주 랭커스터에 거점을 둔 RCA 광전자 증배기 사업을 1986년 이후로 계속 진행시켜 왔습니다.1986년 제너럴 일렉트릭(General Electric)이 RCA를 인수하면서 RCA 랭커스터 신제품 부문은 분할되었습니다.이에 따라 미 해군이 창설한 지 45년 만에 에리히 벌레핑거가 이끄는 경영진이 이 사업부를 인수해 1987년 벌레인더스트리를 설립했다.

독립기업으로 18년간 활동한 2005년, Burle Industries와 주요 자회사는 유럽의 지주회사 Photonis Group에 인수되었습니다.인수에 이어 Photonis는 Photonis 네덜란드, Photonis France, Photonis USA, Burle Industries로 구성됐다.Photonis USA는 1999년에 Burle Industries가 인수한 이전 Galileo Corporation Scientificific Detector Products Group(매사추세츠주 Sturbridge)을 운영하고 있다.이 그룹은 광전자 증배기의 통합 마이크로 진공관 버전인 마이크로 채널 플레이트 검출기(MCP) 전자 증배기로 알려져 있다.MCP는 영상촬영 및 야간 시력 장치를 포함한 과학적 응용 프로그램에 사용됩니다.

2009년 3월 9일 Photonis는 펜실베니아 랭커스터와 프랑스 브리브 [19]공장의 모든 광전자 증배기 생산을 중단할 것이라고 발표했다.

하마마츠

일본에 본사를 둔 하마마츠 포토닉스(Hamamatsu Photonics, 일명 하마마츠)는 1950년대부터 광전자 증배업계의 선두주자로 부상했다.RCA의 전통인 하마마츠는 자사 [20]홈페이지에서 무료로 입수할 수 있는 핸드북을 발행하고 있다.Hamamatsu는 특정 광음극 배합에 대해 다른 명칭을 사용하며, Hamamatsu의 독자 연구 개발에 기초하여 이러한 명칭을 수정한다.

광음극 재료

광전극은 다양한 성질을 가진 다양한 재료로 만들 수 있습니다.일반적으로 재료는 작업 기능이 낮기 때문에 열전자 방출이 발생하기 쉬우며 소음과 암전류, 특히 적외선에 민감한 재료를 발생시킵니다. 광음극을 냉각하면 이 열 노이즈가 줄어듭니다.가장 일반적인 광음극 재료는[21] Ag-O-Cs(S1) 전송 모드이며, 300~1200 nm의 감도가 높습니다.고암전류, 주로 근적외선, 광음극 냉각에 사용, GaAs:Cs, 세슘 활성화 갈륨 비소화물, 300~850nm의 평탄한 응답, 자외선으로 퇴색 및 930nm의 응답, InGaAs:Cs, 세슘 활성화 인듐 비소화물, GaAs:cs~900nm 사이의 적외선 감도보다 훨씬 높음Ag-O-Cs 이하, Sb-Cs(일명 S11), 반사 모드 광음극에 사용되는 세슘 활성 안티몬, 자외선부터 가시성, 널리 사용되는 반응 범위, 바이알칼리(Sb-K-Cs, Sb-Rb-Cs), 세슘 활성 안티몬-루비듐 또는 안티몬-칼륨, 칼륨 유사 합금:전송 모드에 사용할 수 있습니다.NaI에 대한 양호한 응답:Tl 섬광기 섬광은 감마 스펙트럼 분석 및 방사선 검출에 널리 사용된다. 고온 바이알칼리(Na-K-Sb)는 최대 175°C까지 작동할 수 있으며, 실온에서 낮은 암전류, 멀티알칼리(Na-K-Sb-Cs), 특수 자외선에 대한 광범위한 스펙트럼 반응(S20)이다.광대역 분광 광도계에 사용되는 930 nm까지 범위가 확장된다. 태양 블라인드(Cs-Te, Cs-I), 진공 UV 및 자외선에 민감하며 가시광선과 적외선에 둔감하다(Cs-Te는 320 nm, Cs-I는 200 nm에서 차단된다).

창호 재료

광전자 증배기의 창문은 파장 필터 역할을 한다. 컷오프 파장이 적용 범위를 벗어나거나 광음극 민감도 범위를 벗어나는 경우에는 관련이 없을 수 있지만, 비범한 파장은 각별히 주의해야 한다.붕규산염 유리는 일반적으로 약 300 nm의 근적외선에 사용됩니다.고붕산붕소규산염 안경은 254 [22]nm에서도 높은 투과율을 가진 고 UV 투과 버전에도 존재합니다.칼륨 함량이 매우 낮은 유리는 칼륨-40 동위원소의 배경 방사선을 낮추기 위해 바이알칼리 광전극과 함께 사용할 수 있다.자외선 유리는 가시광선과 자외선을 185nm까지 투과시킨다.분광학에서 사용됩니다.합성 실리카는 160nm까지 전달되며 융해된 실리카보다 적은 자외선을 흡수합니다.열팽창이 Kovar(및 Kovar와 일치하는 붕규산염 유리)와는 다릅니다.이것은 창문과 튜브의 나머지 부분 사이에 필요한 등급의 씰입니다.씰은 기계적 충격에 취약합니다.플루오르화 마그네슘은 자외선을 115 nm까지 투과시킨다.흡습성, UV 창문에 사용할 수 있는 다른 할로겐화물보다 적지만.

사용상의 고려 사항

광전자 증배관은 일반적으로 다이노드 사슬 내에서 전자를 가속하기 위해 1000~2000V를 이용한다.(기사 맨 위 그림 참조).가장 음전압은 음극에 연결되고 가장 양전압은 양극에 연결됩니다.이 구성을 통해 저전압으로 동작하는 후속 전자회로에 의한 증폭을 위해 회로의 저전압 측에서 광전류를 측정할 수 있기 때문에 음극 고전압 전원(양극 단자 접지)이 종종 선호됩니다.그러나 고전압의 광음극에서는 누출 전류로 인해 원치 않는 "암전류" 펄스가 발생하여 작동에 영향을 미칠 수 있습니다.액티브 설계(트랜지스터 또는 다이오드 포함)와 같은 변형은 가능하지만 저항 분압기를 통해 다이노드에 전압이 분배됩니다.주파수 응답 또는 상승 시간에 영향을 미치는 분할기 설계는 다양한 애플리케이션에 맞게 선택할 수 있습니다.광전자 증배기를 사용하는 일부 계측기에는 시스템의 이득을 제어하기 위해 양극 전압을 변경할 수 있는 조항이 있다.

광전자 증배관은 전원이 공급되는 동안(전원 공급되는 경우) 주변 빛으로부터 차폐되어 과도한 여진을 통한 파괴를 방지해야 한다.일부 애플리케이션에서 이 보호는 광전자 증배관실이 열렸을 때 튜브를 보호하는 전기 인터락 또는 셔터에 의해 기계적으로 달성된다.또 다른 옵션은 외부 회로에 과전류 보호를 추가하여 측정된 양극 전류가 안전 한계를 초과하면 고전압이 감소하도록 하는 것입니다.

전자 경로를 곡선으로 만들고 다이노드에서 전자를 떨어뜨려 이득 손실을 일으킬 수 있는 강한 자기장을 가진 위치에서 사용할 경우 광전자 증배기는 일반적으로 연철 또는 뮤 금속의 층에 의해 자기적으로 차폐된다.이 자기 실드는 종종 음극 전위로 유지됩니다.이 경우 외부 실드의 전압이 높기 때문에 외부 실드도 전기적으로 절연해야 합니다.광음극과 첫 번째 다이노드 사이의 거리가 큰 광전자 증배기는 특히 자기장에 [21]민감하다.

적용들

광전자 증배기는 광선의 간섭을 측정하는 데 사용된 최초의 전기 눈 장치였다.광전자 증배기는 섬광기와 함께 수동 및 고정 방사선 방호 기구에 의한 이온화 방사선과 물리학 [23]실험에서 입자 방사선을 검출하기 위해 사용된다.광전자 증배기는 화합물 반도체 및 양자 도트와 같은 발광 물질의 강도와 스펙트럼을 측정하기 위해 연구소에서 사용된다.광전자 증배기는 많은 분광 광도계에서 검출기로 사용된다.이를 통해 감도에 대한 열 노이즈 한계를 벗어나는 계측기 설계가 가능하며, 따라서 계측기의 동적 범위를 크게 늘릴 수 있습니다.

광전자 증배기는 다양한 의료기기 설계에 사용된다.예를 들어 흐름 세포계와 같은 임상 의료 실험실에서 사용하는 혈액 분석 장치는 광전자 증배기를 사용하여 광학 필터 및 백열등과 함께 혈액 샘플의 다양한 구성 요소의 상대적 농도를 결정한다.감마 카메라에는 광전자 증배기 배열이 사용된다.광전자 증배기는 일반적으로 플라잉 스폿 스캐너의 검출기로 사용된다.

고감도 애플리케이션

고체 전자 부품이 진공관을 대체한 50년 후에도 광전자 증배관은 독특하고 중요한 광전자 부품으로 남아 있다.아마도 가장 유용한 품질은 약한 광신호와 관련된 작은 전류를 추출하는 데 사용되는 고전압 때문에 전자적으로 거의 완벽한 전류원으로 작동한다는 것입니다.광전자 증배 신호 전류는 예를 들어 100,000배(즉, 100dB) 이상 증폭되더라도 존슨 소음은 발생하지 않는다.광전류에는 아직 샷 노이즈가 포함되어 있다.

광전자 증배기 증폭 광전류는 고입력 임피던스 전자 증폭기(광전자 증배기 후속 신호 경로)에 의해 전자적으로 증폭될 수 있으며, 따라서 거의 무한히 작은 광자속에서도 상당한 전압을 생성한다.광전자 증배기는 많은 구성에서 존슨 소음을 초과할 수 있는 최선의 기회를 제공한다.앞에서 언급한 것은 작지만 연속적인 여러 광자의 흐름에 해당하는 광속 측정을 말한다.

더 작은 광자속의 경우 광전자 증배관은 광자 계수 또는 가이거 모드에서 작동할 수 있다(단일 광자 눈사태 다이오드 참조).가이거 모드에서 광전자 증배 이득은 (고전압을 사용하여) 매우 높게 설정되므로 1차 표면에 입사한 단일 광전자에서 출력 회로에 매우 큰 전류를 발생시킨다.단, 전류의 눈사태로 인해 광전자 증배관의 재설정이 필요하다.어느 경우든 광전자 증배관은 개별 광자를 검출할 수 있다.단, 1차 표면에 발생하는 모든 광자가 광전자 증배관의 완벽하지 않은 효율 때문에 카운트되지 않거나, 2차 광자가 1차 광자와 관련된 "사망 시간" 동안 광전자 증배관에 도착하여 전혀 알아차리지 못하기 때문에 카운트되지 않는다는 단점이 있다.

광전자 증배기는 입사 광자가 없어도 소량의 전류를 발생시킨다. 이를 암흑 전류라고 한다.광자 계수 애플리케이션은 일반적으로 암흑 전류를 최소화하도록 설계된 광전자 증배기를 요구한다.

그럼에도 불구하고, 1차 감광 표면에 부딪히는 단일 광자를 감지하는 능력 자체가 아인슈타인이 제시한 양자화 원리를 드러낸다.광자 계수(일명 광자 계수)는 빛이 파동일 뿐만 아니라 이산 입자(즉, 광자)로 구성된다는 것을 보여준다.

온도 범위

저온 온도에서 광증배기는 온도가 낮을수록 전자 방출(버스트)이 증가하는 것으로 알려져 있습니다.그 현상은 아직 어떤 [24]물리학 이론으로도 설명할 수 없다.


「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 데시벨은 전력비입니다.검정력은 I(전류 제곱)에2 비례합니다.따라서 전류 게인 10은8 10 또는 160dB의 전력16 게인을 생성합니다.
  2. ^ H. Hertz (1887). "Ueber einen Einfluss des ultravioletten Lichtes auf die electrische Entladung". Annalen der Physik. 267 (8): 983–1000. Bibcode:1887AnP...267..983H. doi:10.1002/andp.18872670827.
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외부 링크

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