электровакуум.приборы (1084498), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Электрические выводы на. носятся на торцевые поверхности динода. Потенциал поверхности такого динода непрерывно возрастает от фотокатода к аноду. Широкое применение находят системы с динодом в вице круглого канала (трубки) из диэлектрика (рис.
14.5), внутренняя поверхность которого покрыта эмиттирующим слоем с высоким сопротивлением. В качестве материала трубки часто используется высокосвинцовистое стекло, у которого после термической обработки в атмосфере водорода образуется 7 8 слой окиси свинца.
Сопротивление такого динода 10 — 10 Ом, коэффициент вторичной эмиссии 3,5 — 4,5 лри энергии первичных электронов 300 эВ. Рис. 14.7. Устройство и схема включения гиеь ридиого ФЭУ Рис. 14.6. Умиожитсльиая система с двумя микрокаиальиыми пластинами Электроны с фотокатода влетают в канал под некоторым углом и бомбардируют поверхность динода. Вторичные электроны ускоряются под действием электрического поля и ударяются о стенку канала в области более высокого потенциала. Таким образом происходят многократные соударения электронов со стенками канала.
Коэффициент усиления канального электронного умножителя достигает значения 10а. Он зависит от вторично-электронных свойств покрытия канала, приложенного напряжения и калибра трубки, который равен отношению длины трубки к ее диаметру, Оптимальным значением калибра канала является 50 — 100.
Прямоканальные умножители не позволяют получить усиление, пре- 5 вышающее 10, из-за возникновения ионной и оптической обратных связей. Для устранения этого явления трубку изгибают, в частности придают ей форму спирали. Недостатками умножительных систем с распределенным динодом является большой разброс времен пролета электронов и очень малые выходные токи. Для обеспечения линейности световой характеристики анодный ток должен быть много меньше тока, протекающего через высокоомный слой распределенного эмиттера вторичных электронов. Влияние разброса времен пролета электронов на временное разрешение ФЭУ может быть уменьшено, если сократить общее время пролета электрона в канале, т. е.
Уменьшить длину канала, Для повышения быстродействия ФЭУ и снижения его габаритных размеров используются сотовые конструкции распределенных множну тельных систем, так называемые микроканальные пластины (МКП). 172 173 Они представляют собой матрицы с множеством параллельных каналов умножения. множения. При диаметре канала 15 — 20 мкм толщина пластины не превышает 1 — 2 мм.
Время пролета электронов в МКП может быть меньше одной наносекунды, в то время как в дискретных системах умножения она составляет несколько десятков наносекунд. Очевидно, что абсолютное значение разброса времен пролета очень мало.
Для уменьшения ионной и оптической обратных свизей и повышения коэффициента усиления умножительная система строится на двух последовательно расположенных МКП, каналы в которых наклонены к продольной оси ФЭУ на некоторый оптимальный угол (рис. 14.6). Системы на двух 07 и в 100 аз сни- МКП позволяют получить коэффициент усиления 10 и в р зить токи обратных связей. Применение умножительных систем на МКП позволило создать миниатюрные быстродействующие ФЭУ, обладающие высокой механической прочностью. Гибридные (вакуумно.полупроводниковые) ФЭУ.
Эти приборы имеют умножительную систему в виде включенного в запирающем направлении полупроводникового диода с мелкозалегающим от поверхности электронно-дырочным переходом (рис. 14.7). Между фотокатодом 1 и диодом 2 подается высокое ускоряющее напряжение около 10 кВ. Фотоэлектроны бомбардируют полупроводник, вызьвают ионизацию атомов и появление свободных зарядов, число которых определяется энергией фотоэлектронов Итф и энергией Из, затрачиваемой на образование одной пары электрон — дырка.
Коэффициент усиления умножительной системы приблизительно равен отношению М - Иф/И',, его знака чение в гибридных ФЭУ с кремниевым диодом составляет 10 . Достоинством гибридных ФЭУ являются быстродействие (длительность фронта выходных импульсов составляет десятые доли наНосекунд) и возможность получения больших выходных токов, плотность которых достигает десятков ампер на сантиметр квадратный. Недостатками являются высокие напряжения питания, небольшой коэффициент усиления и сложность обеспечения технологических режимов обработки. 14.4.
ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ФЭУ Спектральные характеристики ФЭУ, как и спектральные хяракте1эистикн фотоэлементов, определяются типом применяемого фотокйтода. Тип спектральной характеристики и абсолютное значение спектральной чувствительности фотокатода Ясйк на определенной длине волны указывают в паспорте на ФЭУ. Характеристики и параметры ФЭУ, измеренные при постоянных значениях потоков излучения и прикладываемых к электродам напряжений, называют статическими. Способность ФЭУ регистрировать импульсные потоки излучения характеризуют импульсные параметры. Статические характеристики и параметры ФЭУ.
Спектральной чувствительностью ФЭУ называется отношение анодного тока к падающему на фотокатод монохроматическому потоку излучения. Световая анодная чувствительность ФЭУ вЂ” отношение анодного тока к световому потоку источника типа А. Амодная чувствительность ФЭУ равна чувствительности фотокатода, умноженной на коэффициент уси- . ленна, т. е.
световая анодная чувствительность Ят =Маари, а спектральная чувствительность ФЭУ 547т = Маей . Анодная чувствительность измеряется при равномерном освещении всей поверхности фотокатода. Если последовательно освещать различные точки фотокатода узким пучком, то можно выявить неравномерность чувствительности по поверхностии фо 4окатода. Зависимость чувствительности от координат точки освещения называется тонной характеристикой. На рис. 14.8 приведена зонная характеристика одного из приборов, измеремная по диаметру фотокатода. Изменение чувствительности ФЭУ при освещении различных участков фотокатода обусловлено неравномерностью чувствительности фото- эмиссионного слоя и неодинаковостью сбора электронов с разных точек фотокатода на первый динод.
Световая характеристика ФЭУ вЂ” зависимость анодного тока от потока излучения при постоянном напряжении питания. Прн небольших потоках излучения световые характеристики линейны. Отклонение от линейности характеристик по мере роста потока излучения в статическом режиме определяется в основном утомлением дннодов при протекании значительных токов. Если напряжение между последним динодом и анодом окажется слишком малым, например, при слишком большом сопротивлении нагрузки, то возможно возникновение объемного заряда перед анодом. Это также приводит к нелинейности световой характеристики. В импульсном режиме предел линейности световой характеристики может составлять несколько ампер. Чтобы предотвратить переход ФЭУ в режим обьемного заряда, необходимо повышать напряжения на последних каскадах умножения. На рис.
14.9 приведено семейство статических световых характеристик ФЭУ при различных напряжениях питания. Чувствительность ФЭУ 174 Ряс.! 4.8. Эояяая характеристика ФЭУ 5СН 1,П ОБ В ц Б 12 /Б 2а Око Ряс. 14АМ Семейство статических световых характсрястяк ФЭУ при различных напряжениях питания может быть определена как тангенс угла наклона световой характеристики. Зависимость анодной чувствительности от напряжения питания ФЭУ показана на рис. 14.10. С увеличением напряжения чувствительность, пропорциональная коэффициенту усиления ФЭУ, растет по степенному закону. Скорость роста (наклон характеристик) зависит от вторично- эмиссионных свойств дннодов и числа каскадов умножнтельной системы. В паспортах ФЗУ обычно указывают фиксированные напряжения питания, соответствующие номинальным значениям световой анодной чувствительности: 1,3, 10, 30, 100 А/лм... Анодная характеристика ФЭУ показьвает зависимость анодмого тока (или анодной чувствительности) от напряжения между анодом и последним динодом.
На рис, 14.11 изображено семейство анодиых характеристик ФЭУ при различных потоках излучения и неизменном мапряжении на каскадах усиления. Крутой. участок характеристики соответствует режиму объемного заряда, который образуется между анодом и последним линодом. При увеличении напряжения прибор переходит в режим насыщения, который является рабочим режимом ФЭУ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
