Techniklexikon

Photomultiplier

Teilchenphysik, Photoelektronenvervielfacher, Sekundärelektronenvervielfacher, hochempfindliches Gerät zur Verstärkung kleinster Lichtsignale und zu deren Umwandlung in ein elektrisches Signal. Er besteht im Prinzip aus 3 Teilen; 1. einer photosensitiven Schicht, 2. einem Elektronenfokussierungs- und Verstärkungssystem (Dynoden) und 3. der Anode. Die photosensitive Kathode besteht meist aus einem Alkali-Metall-Gemisch, aus dem durch Photonen Elektronen über den Photoeffekt ausgelöst werden. Dies definiert eine Quantenausbeute  gegeben durch

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Die Elektronen werden über ein System von Elektroden fokussiert und durch Sekundärelektronenemission verstärkt. Die Elektroden, auch Dynoden genannt, sind aus diesem Grunde mit einem Material mit sehr hohem Sekundärelektronenkoeffizienten beschichtet. Zwischen den Dynoden liegt meist eine Spannung von 100-200 V. Dies führt letztendlich zu einer Verstärkung des Signals um typischerweise einen Faktor . Photoröhren werden mit Hochspannung (typischerweise 1 500-2 000 V) betrieben, und es besteht ein Zusammenhang zwischen der angelegten Hochspannung U und der Verstärkung G der Röhre gemäss , wobei n die Anzahl der Dynoden angibt.

Je nach Anwendung sind sowohl verschiedene Dynodenkonfigurationen als auch verschiedene Durchmesser möglich. Letztere können zwischen 5 mm und 50 cm betragen. Neben der Lichtempfindlichkeit zeichnen sich Photomultiplier auch durch ihre Schnelligkeit aus. Typische Pulsanstiegszeiten liegen im Bereich weniger Nanosekunden.

Photomultiplier: Aufbau eines Photomultipliers.