ФОТОЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ

ФОТОЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ (ФЭУ), электровакуумный прибор, в к-ром поток электронов, эмитируемый фотокатодом под действием оптич. излучения (фототок), усиливается в умножит. системе в результате вторичной электронной эмиссии; ток в цепи анода (коллектора вторичных электронов) значительно превышает первонач. фототок (обычно в 10⁵ раз и выше). Впервые был предложен и разработан Л. А. Кубецким в 1930-34.

Наиболее распространены ФЭУ, в к-рых усиление электронного потока осуществляется при помощи системы дискретных динодов - электродов корытообразной, коробчатой или жалюзийной формы с линейным (см. рис.) либо (реже) круговым расположением, обладающих коэфф. вторичной эмиссии с> 1. В таких ФЭУ для ускорения и фокусировки электронов катодной камере (собирающей электроны, вылетевшие с фотокатода, в пучок и направляющей этот пучок на вход динодной системы), динодам и аноду сообщают определ. потенциалы относительно фотокатода при помощи высоковольтного источника (напряжением 600-3000 в). Кроме электро-статич. фокусировки, в ФЭУ иногда применяют магнитную фокусировку и фокусировку в скрещённых электрич. и магнитном полях.

Существуют также ФЭУ с умножит. системой, представляющей собой непрерывный (распределённый) ди-нод - одноканальный, в виде трубки (канала) с активным (с>1) слоем на её внутр. поверхности, обладающим распределённым электрич. сопротивлением, либо многоканальный, выполненный из т. н. микроканальной пластины. При подключении канала к источнику высокого напряжения в нём создаётся электрич. поле, ускоряющее вторичные электроны, к-рые многократно соударяются с внутр. стенками канала, вызывая при каждом столкновении вторичную электронную эмиссию с поверхности активного слоя.

Энергетические схемы фотоэлектронной эмиссии из металла (а); полупроводника с х>2d e (б); полупроводника с поверхностью, обработанной до "отрицательного" электронного сродства (еф<de) (в). В области сильного внутреннего электрического поля энергетические зоны изогнуты; клеточки показывают заполненные электронные состояния; жирная черта - дно зоны проводимости; Ф - поверхностный потенциальный барьер.

Структурные схемы фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) с линейными динодными системами: а - с корытообразными динодами; б - с жалюзийными динодами; Ф - световой поток; К - фотокатод; В - фокусирующие электроды катодной (входной) камеры; Э - диноды; А - анод; штрих-пунктирными линиями изображены траектории электронов.

Фотокатоды ФЭУ выполняют из полупроводников на основе соединений элементов I или III группы периодич. системы Менделеева с элементами V группы.

 (Cs₃ Sb, GaAs и др.). Полупрозрачные фотокатоды обычно наносят на внутр. поверхность входного окна стеклянного баллона ФЭУ. Для изготовления дискретных динодов используют след. материалы: Cs₃Sb, наносимый в виде слоя на металлич. подложку; сплавы СuВе, CuAlMg; эпитаксиальные слои GaP на Мо, обработанные О₂ (см. Эпитаксия) и др. Каналы непрерывных динодов изготавливают из стекла с высоким содержанием свинца (такие каналы после термообработки в Н₂ имеют удельное сопротивление поверхностного слоя 10⁷ - 10¹⁰ ом*м).

Осн. параметры ФЭУ: световая анодная чувствительность (отношение анодного фототока к вызывающему его световому потоку при номинальных потенциалах электродов), составляет 1- 10⁴ а/лм; спектральная чувствительность (равная спектральной чувствительности фотокатода, умноженной на коэфф. усиления умножит. системы, лежащий обычно в пределах 10³ - 10⁸); темновой ток (ток в анодной цепи в отсутствие светового потока), как правило, не превышает 10^-9- 10^-10 а.

Наибольшее применение ФЭУ получили в ядерной физике (спектрометрич. ФЭУ; см. Сцинтилляционный счётчик) и в установках для изучения кратковременных процессов (временные ФЭУ). ФЭУ используют также в оптич. аппаратуре устройствах телевизионной и лазерной техники.

В 60-х гг. разработаны ФЭУ, в к-рых усиление фототока осуществляется бомбардировкой полупроводникового кристалла с электронно-дырочным переходом электронами с энергиями, достаточными для образования в кристалле парных зарядов электрон - дырка (такие ФЭУ наз. гибридными).

Лит.: Берковский А. Г., Гаванин В. А., 3айдель И. Н., Вакуумные фотоэлектронные приборы, М., 1976.

В. А. Гаванин.